lib/Archive/ArchiveReader.cpp

   1 //===-- ArchiveReader.cpp - Read LLVM archive files -------------*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by Reid Spencer and is distributed under the
   6 // University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // Builds up standard unix archive files (.a) containing LLVM bytecode.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "ArchiveInternals.h"
  15 #include "llvm/Bytecode/Reader.h"
  16 #include <memory>
  17
  18 using namespace llvm;
  19
  20 /// Read a variable-bit-rate encoded unsigned integer
  21 inline unsigned readInteger(const char*&At, const char*End){
  22   unsigned Shift = 0;
  23   unsigned Result = 0;
  24
  25   do {
  26     if (At == End)
  27       return Result;
  28     Result |= (unsigned)((*At++) & 0x7F) << Shift;
  29     Shift += 7;
  30   } while (At[-1] & 0x80);
  31   return Result;
  32 }
  33
  34 // Completely parse the Archive's symbol table and populate symTab member var.
  35 bool
  36 Archive::parseSymbolTable(const void* data, unsigned size, std::string* error) {
  37   const char* At = (const char*) data;
  38   const char* End = At + size;
  39   while (At < End) {
  40     unsigned offset = readInteger(At, End);
  41     if (At == End) {
  42       if (error)
  43         *error = "Ran out of data reading vbr_uint for symtab offset!";
  44       return false;
  45     }
  46     unsigned length = readInteger(At, End);
  47     if (At == End) {
  48       if (error)
  49         *error = "Ran out of data reading vbr_uint for symtab length!";
  50       return false;
  51     }
  52     if (At + length > End) {
  53       if (error)
  54         *error = "Malformed symbol table: length not consistent with size";
  55       return false;
  56     }
  57     // we don't care if it can't be inserted (duplicate entry)
  58     symTab.insert(std::make_pair(std::string(At, length), offset));
  59     At += length;
  60   }
  61   symTabSize = size;
  62   return true;
  63 }
  64
  65 // This member parses an ArchiveMemberHeader that is presumed to be pointed to
  66 // by At. The At pointer is updated to the byte just after the header, which
  67 // can be variable in size.
  68 ArchiveMember*
  69 Archive::parseMemberHeader(const char*& At, const char* End, std::string* error)
  70 {
  71   if (At + sizeof(ArchiveMemberHeader) >= End) {
  72     if (error)
  73       *error = "Unexpected end of file";
  74     return 0;
  75   }
  76
  77   // Cast archive member header
  78   ArchiveMemberHeader* Hdr = (ArchiveMemberHeader*)At;
  79   At += sizeof(ArchiveMemberHeader);
  80
  81   // Extract the size and determine if the file is
  82   // compressed or not (negative length).
  83   int flags = 0;
  84   int MemberSize = atoi(Hdr->size);
  85   if (MemberSize < 0) {
  86     flags |= ArchiveMember::CompressedFlag;
  87     MemberSize = -MemberSize;
  88   }
  89
  90   // Check the size of the member for sanity
  91   if (At + MemberSize > End) {
  92     if (error)
  93       *error = "invalid member length in archive file";
  94     return 0;
  95   }
  96
  97   // Check the member signature
  98   if (!Hdr->checkSignature()) {
  99     if (error)
 100       *error = "invalid file member signature";
 101     return 0;
 102   }
 103
 104   // Convert and check the member name
 105   // The empty name ( '/' and 15 blanks) is for a foreign (non-LLVM) symbol
 106   // table. The special name "//" and 14 blanks is for a string table, used
 107   // for long file names. This library doesn't generate either of those but
 108   // it will accept them. If the name starts with #1/ and the remainder is
 109   // digits, then those digits specify the length of the name that is
 110   // stored immediately following the header. The special name
 111   // __LLVM_SYM_TAB__ identifies the symbol table for LLVM bytecode.
 112   // Anything else is a regular, short filename that is terminated with
 113   // a '/' and blanks.
 114
 115   std::string pathname;
 116   switch (Hdr->name[0]) {
 117     case '#':
 118       if (Hdr->name[1] == '1' && Hdr->name[2] == '/') {
 119         if (isdigit(Hdr->name[3])) {
 120           unsigned len = atoi(&Hdr->name[3]);
 121           pathname.assign(At, len);
 122           At += len;
 123           MemberSize -= len;
 124           flags |= ArchiveMember::HasLongFilenameFlag;
 125         } else {
 126           if (error)
 127             *error = "invalid long filename";
 128           return 0;
 129         }
 130       } else if (Hdr->name[1] == '_' &&
 131                  (0 == memcmp(Hdr->name, ARFILE_LLVM_SYMTAB_NAME, 16))) {
 132         // The member is using a long file name (>15 chars) format.
 133         // This format is standard for 4.4BSD and Mac OSX operating
 134         // systems. LLVM uses it similarly. In this format, the
 135         // remainder of the name field (after #1/) specifies the
 136         // length of the file name which occupy the first bytes of
 137         // the member's data. The pathname already has the #1/ stripped.
 138         pathname.assign(ARFILE_LLVM_SYMTAB_NAME);
 139         flags |= ArchiveMember::LLVMSymbolTableFlag;
 140       }
 141       break;
 142     case '/':
 143       if (Hdr->name[1]== '/') {
 144         if (0 == memcmp(Hdr->name, ARFILE_STRTAB_NAME, 16)) {
 145           pathname.assign(ARFILE_STRTAB_NAME);
 146           flags |= ArchiveMember::StringTableFlag;
 147         } else {
 148           if (error)
 149             *error = "invalid string table name";
 150           return 0;
 151         }
 152       } else if (Hdr->name[1] == ' ') {
 153         if (0 == memcmp(Hdr->name, ARFILE_SVR4_SYMTAB_NAME, 16)) {
 154           pathname.assign(ARFILE_SVR4_SYMTAB_NAME);
 155           flags |= ArchiveMember::SVR4SymbolTableFlag;
 156         } else {
 157           if (error)
 158             *error = "invalid SVR4 symbol table name";
 159           return 0;
 160         }
 161       } else if (isdigit(Hdr->name[1])) {
 162         unsigned index = atoi(&Hdr->name[1]);
 163         if (index < strtab.length()) {
 164           const char* namep = strtab.c_str() + index;
 165           const char* endp = strtab.c_str() + strtab.length();
 166           const char* p = namep;
 167           const char* last_p = p;
 168           while (p < endp) {
 169             if (*p == '\n' && *last_p == '/') {
 170               pathname.assign(namep, last_p - namep);
 171               flags |= ArchiveMember::HasLongFilenameFlag;
 172               break;
 173             }
 174             last_p = p;
 175             p++;
 176           }
 177           if (p >= endp) {
 178             if (error)
 179               *error = "missing name termiantor in string table";
 180             return 0;
 181           }
 182         } else {
 183           if (error)
 184             *error = "name index beyond string table";
 185           return 0;
 186         }
 187       }
 188       break;
 189     case '_':
 190       if (Hdr->name[1] == '_' &&
 191           (0 == memcmp(Hdr->name, ARFILE_BSD4_SYMTAB_NAME, 16))) {
 192         pathname.assign(ARFILE_BSD4_SYMTAB_NAME);
 193         flags |= ArchiveMember::BSD4SymbolTableFlag;
 194         break;
 195       }
 196       /* FALL THROUGH */
 197
 198     default:
 199       char* slash = (char*) memchr(Hdr->name, '/', 16);
 200       if (slash == 0)
 201         slash = Hdr->name + 16;
 202       pathname.assign(Hdr->name, slash - Hdr->name);
 203       break;
 204   }
 205
 206   // Determine if this is a bytecode file
 207   switch (sys::IdentifyFileType(At, 4)) {
 208     case sys::BytecodeFileType:
 209       flags |= ArchiveMember::BytecodeFlag;
 210       break;
 211     case sys::CompressedBytecodeFileType:
 212       flags |= ArchiveMember::CompressedBytecodeFlag;
 213       flags &= ~ArchiveMember::CompressedFlag;
 214       break;
 215     default:
 216       flags &= ~(ArchiveMember::BytecodeFlag|
 217                  ArchiveMember::CompressedBytecodeFlag);
 218       break;
 219   }
 220
 221   // Instantiate the ArchiveMember to be filled
 222   ArchiveMember* member = new ArchiveMember(this);
 223
 224   // Fill in fields of the ArchiveMember
 225   member->next = 0;
 226   member->prev = 0;
 227   member->parent = this;
 228   member->path.set(pathname);
 229   member->info.fileSize = MemberSize;
 230   member->info.modTime.fromEpochTime(atoi(Hdr->date));
 231   unsigned int mode;
 232   sscanf(Hdr->mode, "%o", &mode);
 233   member->info.mode = mode;
 234   member->info.user = atoi(Hdr->uid);
 235   member->info.group = atoi(Hdr->gid);
 236   member->flags = flags;
 237   member->data = At;
 238
 239   return member;
 240 }
 241
 242 bool
 243 Archive::checkSignature(std::string* error) {
 244   // Check the magic string at file's header
 245   if (mapfile->size() < 8 || memcmp(base, ARFILE_MAGIC, 8)) {
 246     if (error)
 247       *error = "invalid signature for an archive file";
 248     return false;
 249   }
 250   return true;
 251 }
 252
 253 // This function loads the entire archive and fully populates its ilist with
 254 // the members of the archive file. This is typically used in preparation for
 255 // editing the contents of the archive.
 256 bool
 257 Archive::loadArchive(std::string* error) {
 258
 259   // Set up parsing
 260   members.clear();
 261   symTab.clear();
 262   const char *At = base;
 263   const char *End = base + mapfile->size();
 264
 265   if (!checkSignature(error))
 266     return false;
 267
 268   At += 8;  // Skip the magic string.
 269
 270   bool seenSymbolTable = false;
 271   bool foundFirstFile = false;
 272   while (At < End) {
 273     // parse the member header
 274     const char* Save = At;
 275     ArchiveMember* mbr = parseMemberHeader(At, End, error);
 276     if (!mbr)
 277       return false;
 278
 279     // check if this is the foreign symbol table
 280     if (mbr->isSVR4SymbolTable() || mbr->isBSD4SymbolTable()) {
 281       // We just save this but don't do anything special
 282       // with it. It doesn't count as the "first file".
 283       if (foreignST) {
 284         // What? Multiple foreign symbol tables? Just chuck it
 285         // and retain the last one found.
 286         delete foreignST;
 287       }
 288       foreignST = mbr;
 289       At += mbr->getSize();
 290       if ((intptr_t(At) & 1) == 1)
 291         At++;
 292     } else if (mbr->isStringTable()) {
 293       // Simply suck the entire string table into a string
 294       // variable. This will be used to get the names of the
 295       // members that use the "/ddd" format for their names
 296       // (SVR4 style long names).
 297       strtab.assign(At, mbr->getSize());
 298       At += mbr->getSize();
 299       if ((intptr_t(At) & 1) == 1)
 300         At++;
 301       delete mbr;
 302     } else if (mbr->isLLVMSymbolTable()) {
 303       // This is the LLVM symbol table for the archive. If we've seen it
 304       // already, its an error. Otherwise, parse the symbol table and move on.
 305       if (seenSymbolTable) {
 306         if (error)
 307           *error = "invalid archive: multiple symbol tables";
 308         return false;
 309       }
 310       if (!parseSymbolTable(mbr->getData(), mbr->getSize(), error))
 311         return false;
 312       seenSymbolTable = true;
 313       At += mbr->getSize();
 314       if ((intptr_t(At) & 1) == 1)
 315         At++;
 316       delete mbr; // We don't need this member in the list of members.
 317     } else {
 318       // This is just a regular file. If its the first one, save its offset.
 319       // Otherwise just push it on the list and move on to the next file.
 320       if (!foundFirstFile) {
 321         firstFileOffset = Save - base;
 322         foundFirstFile = true;
 323       }
 324       members.push_back(mbr);
 325       At += mbr->getSize();
 326       if ((intptr_t(At) & 1) == 1)
 327         At++;
 328     }
 329   }
 330   return true;
 331 }
 332
 333 // Open and completely load the archive file.
 334 Archive*
 335 Archive::OpenAndLoad(const sys::Path& file, std::string* ErrorMessage)
 336 {
 337   std::auto_ptr<Archive> result ( new Archive(file));
 338   if (result->mapToMemory(ErrorMessage))
 339     return 0;
 340   if (!result->loadArchive(ErrorMessage))
 341     return 0;
 342   return result.release();
 343 }
 344
 345 // Get all the bytecode modules from the archive
 346 bool
 347 Archive::getAllModules(std::vector<Module*>& Modules, std::string* ErrMessage) {
 348
 349   for (iterator I=begin(), E=end(); I != E; ++I) {
 350     if (I->isBytecode() || I->isCompressedBytecode()) {
 351       std::string FullMemberName = archPath.toString() +
 352         "(" + I->getPath().toString() + ")";
 353       Module* M = ParseBytecodeBuffer((const unsigned char*)I->getData(),
 354           I->getSize(), FullMemberName, ErrMessage);
 355       if (!M)
 356         return true;
 357
 358       Modules.push_back(M);
 359     }
 360   }
 361   return false;
 362 }
 363
 364 // Load just the symbol table from the archive file
 365 bool
 366 Archive::loadSymbolTable(std::string* ErrorMsg) {
 367
 368   // Set up parsing
 369   members.clear();
 370   symTab.clear();
 371   const char *At = base;
 372   const char *End = base + mapfile->size();
 373
 374   // Make sure we're dealing with an archive
 375   if (!checkSignature(ErrorMsg))
 376     return false;
 377
 378   At += 8; // Skip signature
 379
 380   // Parse the first file member header
 381   const char* FirstFile = At;
 382   ArchiveMember* mbr = parseMemberHeader(At, End, ErrorMsg);
 383   if (!mbr)
 384     return false;
 385
 386   if (mbr->isSVR4SymbolTable() || mbr->isBSD4SymbolTable()) {
 387     // Skip the foreign symbol table, we don't do anything with it
 388     At += mbr->getSize();
 389     if ((intptr_t(At) & 1) == 1)
 390       At++;
 391     delete mbr;
 392
 393     // Read the next one
 394     FirstFile = At;
 395     mbr = parseMemberHeader(At, End, ErrorMsg);
 396     if (!mbr) {
 397       delete mbr;
 398       return false;
 399     }
 400   }
 401
 402   if (mbr->isStringTable()) {
 403     // Process the string table entry
 404     strtab.assign((const char*)mbr->getData(), mbr->getSize());
 405     At += mbr->getSize();
 406     if ((intptr_t(At) & 1) == 1)
 407       At++;
 408     delete mbr;
 409     // Get the next one
 410     FirstFile = At;
 411     mbr = parseMemberHeader(At, End, ErrorMsg);
 412     if (!mbr) {
 413       delete mbr;
 414       return false;
 415     }
 416   }
 417
 418   // See if its the symbol table
 419   if (mbr->isLLVMSymbolTable()) {
 420     if (!parseSymbolTable(mbr->getData(), mbr->getSize(), ErrorMsg)) {
 421       delete mbr;
 422       return false;
 423     }
 424
 425     At += mbr->getSize();
 426     if ((intptr_t(At) & 1) == 1)
 427       At++;
 428     delete mbr;
 429     // Can't be any more symtab headers so just advance
 430     FirstFile = At;
 431   } else {
 432     // There's no symbol table in the file. We have to rebuild it from scratch
 433     // because the intent of this method is to get the symbol table loaded so
 434     // it can be searched efficiently.
 435     // Add the member to the members list
 436     members.push_back(mbr);
 437   }
 438
 439   firstFileOffset = FirstFile - base;
 440   return true;
 441 }
 442
 443 // Open the archive and load just the symbol tables
 444 Archive*
 445 Archive::OpenAndLoadSymbols(const sys::Path& file, std::string* ErrorMessage) {
 446   std::auto_ptr<Archive> result ( new Archive(file) );
 447   if (result->mapToMemory(ErrorMessage))
 448     return 0;
 449   if (!result->loadSymbolTable(ErrorMessage))
 450     return 0;
 451   return result.release();
 452 }
 453
 454 // Look up one symbol in the symbol table and return a ModuleProvider for the
 455 // module that defines that symbol.
 456 ModuleProvider*
 457 Archive::findModuleDefiningSymbol(const std::string& symbol,
 458                                   std::string* ErrMsg) {
 459   SymTabType::iterator SI = symTab.find(symbol);
 460   if (SI == symTab.end())
 461     return 0;
 462
 463   // The symbol table was previously constructed assuming that the members were
 464   // written without the symbol table header. Because VBR encoding is used, the
 465   // values could not be adjusted to account for the offset of the symbol table
 466   // because that could affect the size of the symbol table due to VBR encoding.
 467   // We now have to account for this by adjusting the offset by the size of the
 468   // symbol table and its header.
 469   unsigned fileOffset =
 470     SI->second +                // offset in symbol-table-less file
 471     firstFileOffset;            // add offset to first "real" file in archive
 472
 473   // See if the module is already loaded
 474   ModuleMap::iterator MI = modules.find(fileOffset);
 475   if (MI != modules.end())
 476     return MI->second.first;
 477
 478   // Module hasn't been loaded yet, we need to load it
 479   const char* modptr = base + fileOffset;
 480   ArchiveMember* mbr = parseMemberHeader(modptr, base + mapfile->size(),ErrMsg);
 481   if (!mbr)
 482     return 0;
 483
 484   // Now, load the bytecode module to get the ModuleProvider
 485   std::string FullMemberName = archPath.toString() + "(" +
 486     mbr->getPath().toString() + ")";
 487   ModuleProvider* mp = getBytecodeBufferModuleProvider(
 488       (const unsigned char*) mbr->getData(), mbr->getSize(),
 489       FullMemberName, ErrMsg, 0);
 490   if (!mp)
 491     return 0;
 492
 493   modules.insert(std::make_pair(fileOffset, std::make_pair(mp, mbr)));
 494
 495   return mp;
 496 }
 497
 498 // Look up multiple symbols in the symbol table and return a set of
 499 // ModuleProviders that define those symbols.
 500 bool
 501 Archive::findModulesDefiningSymbols(std::set<std::string>& symbols,
 502                                     std::set<ModuleProvider*>& result,
 503                                     std::string* error)
 504 {
 505   if (!mapfile || !base) {
 506     if (error)
 507       *error = "Empty archive invalid for finding modules defining symbols";
 508     return false;
 509   }
 510
 511   if (symTab.empty()) {
 512     // We don't have a symbol table, so we must build it now but lets also
 513     // make sure that we populate the modules table as we do this to ensure
 514     // that we don't load them twice when findModuleDefiningSymbol is called
 515     // below.
 516
 517     // Get a pointer to the first file
 518     const char* At  = ((const char*)base) + firstFileOffset;
 519     const char* End = ((const char*)base) + mapfile->size();
 520
 521     while ( At < End) {
 522       // Compute the offset to be put in the symbol table
 523       unsigned offset = At - base - firstFileOffset;
 524
 525       // Parse the file's header
 526       ArchiveMember* mbr = parseMemberHeader(At, End, error);
 527       if (!mbr)
 528         return false;
 529
 530       // If it contains symbols
 531       if (mbr->isBytecode() || mbr->isCompressedBytecode()) {
 532         // Get the symbols
 533         std::vector<std::string> symbols;
 534         std::string FullMemberName = archPath.toString() + "(" +
 535           mbr->getPath().toString() + ")";
 536         ModuleProvider* MP = GetBytecodeSymbols((const unsigned char*)At,
 537             mbr->getSize(), FullMemberName, symbols, error);
 538
 539         if (MP) {
 540           // Insert the module's symbols into the symbol table
 541           for (std::vector<std::string>::iterator I = symbols.begin(),
 542                E=symbols.end(); I != E; ++I ) {
 543             symTab.insert(std::make_pair(*I, offset));
 544           }
 545           // Insert the ModuleProvider and the ArchiveMember into the table of
 546           // modules.
 547           modules.insert(std::make_pair(offset, std::make_pair(MP, mbr)));
 548         } else {
 549           if (error)
 550             *error = "Can't parse bytecode member: " +
 551               mbr->getPath().toString() + ": " + *error;
 552           delete mbr;
 553           return false;
 554         }
 555       }
 556
 557       // Go to the next file location
 558       At += mbr->getSize();
 559       if ((intptr_t(At) & 1) == 1)
 560         At++;
 561     }
 562   }
 563
 564   // At this point we have a valid symbol table (one way or another) so we
 565   // just use it to quickly find the symbols requested.
 566
 567   for (std::set<std::string>::iterator I=symbols.begin(),
 568        E=symbols.end(); I != E;) {
 569     // See if this symbol exists
 570     ModuleProvider* mp = findModuleDefiningSymbol(*I,error);
 571     if (mp) {
 572       // The symbol exists, insert the ModuleProvider into our result,
 573       // duplicates wil be ignored
 574       result.insert(mp);
 575
 576       // Remove the symbol now that its been resolved, being careful to
 577       // post-increment the iterator.
 578       symbols.erase(I++);
 579     } else {
 580       ++I;
 581     }
 582   }
 583   return true;
 584 }
 585
 586 bool Archive::isBytecodeArchive() {
 587   // Make sure the symTab has been loaded. In most cases this should have been
 588   // done when the archive was constructed, but still,  this is just in case.
 589   if (!symTab.size())
 590     if (!loadSymbolTable(0))
 591       return false;
 592
 593   // Now that we know it's been loaded, return true
 594   // if it has a size
 595   if (symTab.size()) return true;
 596
 597   //We still can't be sure it isn't a bytecode archive
 598   if (!loadArchive(0))
 599     return false;
 600
 601   std::vector<Module *> Modules;
 602   std::string ErrorMessage;
 603
 604   // Scan the archive, trying to load a bytecode member.  We only load one to
 605   // see if this works.
 606   for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
 607     if (!I->isBytecode() && !I->isCompressedBytecode())
 608       continue;
 609
 610     std::string FullMemberName =
 611       archPath.toString() + "(" + I->getPath().toString() + ")";
 612     Module* M = ParseBytecodeBuffer((const unsigned char*)I->getData(),
 613                                     I->getSize(), FullMemberName);
 614     if (!M)
 615       return false;  // Couldn't parse bytecode, not a bytecode archive.
 616     delete M;
 617     return true;
 618   }
 619
 620   return false;
 621 }