lib/ExecutionEngine/RuntimeDyld/RuntimeDyld.cpp

   1 //===-- RuntimeDyld.cpp - Run-time dynamic linker for MC-JIT ----*- C++ -*-===//
   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 // Implementation of the MC-JIT runtime dynamic linker.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm/ExecutionEngine/RuntimeDyld.h"
  15 #include "RuntimeDyldCheckerImpl.h"
  16 #include "RuntimeDyldCOFF.h"
  17 #include "RuntimeDyldELF.h"
  18 #include "RuntimeDyldImpl.h"
  19 #include "RuntimeDyldMachO.h"
  20 #include "llvm/Object/ELFObjectFile.h"
  21 #include "llvm/Object/COFF.h"
  22 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  23 #include "llvm/Support/MutexGuard.h"
  24
  25 using namespace llvm;
  26 using namespace llvm::object;
  27
  28 #define DEBUG_TYPE "dyld"
  29
  30 // Empty out-of-line virtual destructor as the key function.
  31 RuntimeDyldImpl::~RuntimeDyldImpl() {}
  32
  33 // Pin LoadedObjectInfo's vtables to this file.
  34 void RuntimeDyld::LoadedObjectInfo::anchor() {}
  35
  36 namespace llvm {
  37
  38 void RuntimeDyldImpl::registerEHFrames() {}
  39
  40 void RuntimeDyldImpl::deregisterEHFrames() {}
  41
  42 #ifndef NDEBUG
  43 static void dumpSectionMemory(const SectionEntry &S, StringRef State) {
  44   dbgs() << "----- Contents of section " << S.Name << " " << State << " -----";
  45
  46   if (S.Address == nullptr) {
  47     dbgs() << "\n          <section not emitted>\n";
  48     return;
  49   }
  50
  51   const unsigned ColsPerRow = 16;
  52
  53   uint8_t *DataAddr = S.Address;
  54   uint64_t LoadAddr = S.LoadAddress;
  55
  56   unsigned StartPadding = LoadAddr & (ColsPerRow - 1);
  57   unsigned BytesRemaining = S.Size;
  58
  59   if (StartPadding) {
  60     dbgs() << "\n" << format("0x%016" PRIx64,
  61                              LoadAddr & ~(uint64_t)(ColsPerRow - 1)) << ":";
  62     while (StartPadding--)
  63       dbgs() << "   ";
  64   }
  65
  66   while (BytesRemaining > 0) {
  67     if ((LoadAddr & (ColsPerRow - 1)) == 0)
  68       dbgs() << "\n" << format("0x%016" PRIx64, LoadAddr) << ":";
  69
  70     dbgs() << " " << format("%02x", *DataAddr);
  71
  72     ++DataAddr;
  73     ++LoadAddr;
  74     --BytesRemaining;
  75   }
  76
  77   dbgs() << "\n";
  78 }
  79 #endif
  80
  81 // Resolve the relocations for all symbols we currently know about.
  82 void RuntimeDyldImpl::resolveRelocations() {
  83   MutexGuard locked(lock);
  84
  85   // First, resolve relocations associated with external symbols.
  86   resolveExternalSymbols();
  87
  88   // Just iterate over the sections we have and resolve all the relocations
  89   // in them. Gross overkill, but it gets the job done.
  90   for (int i = 0, e = Sections.size(); i != e; ++i) {
  91     // The Section here (Sections[i]) refers to the section in which the
  92     // symbol for the relocation is located.  The SectionID in the relocation
  93     // entry provides the section to which the relocation will be applied.
  94     uint64_t Addr = Sections[i].LoadAddress;
  95     DEBUG(dbgs() << "Resolving relocations Section #" << i << "\t"
  96                  << format("%p", (uintptr_t)Addr) << "\n");
  97     DEBUG(dumpSectionMemory(Sections[i], "before relocations"));
  98     resolveRelocationList(Relocations[i], Addr);
  99     DEBUG(dumpSectionMemory(Sections[i], "after relocations"));
 100     Relocations.erase(i);
 101   }
 102 }
 103
 104 void RuntimeDyldImpl::mapSectionAddress(const void *LocalAddress,
 105                                         uint64_t TargetAddress) {
 106   MutexGuard locked(lock);
 107   for (unsigned i = 0, e = Sections.size(); i != e; ++i) {
 108     if (Sections[i].Address == LocalAddress) {
 109       reassignSectionAddress(i, TargetAddress);
 110       return;
 111     }
 112   }
 113   llvm_unreachable("Attempting to remap address of unknown section!");
 114 }
 115
 116 static std::error_code getOffset(const SymbolRef &Sym, SectionRef Sec,
 117                                  uint64_t &Result) {
 118   ErrorOr<uint64_t> AddressOrErr = Sym.getAddress();
 119   if (std::error_code EC = AddressOrErr.getError())
 120     return EC;
 121   Result = *AddressOrErr - Sec.getAddress();
 122   return std::error_code();
 123 }
 124
 125 RuntimeDyldImpl::ObjSectionToIDMap
 126 RuntimeDyldImpl::loadObjectImpl(const object::ObjectFile &Obj) {
 127   MutexGuard locked(lock);
 128
 129   // Save information about our target
 130   Arch = (Triple::ArchType)Obj.getArch();
 131   IsTargetLittleEndian = Obj.isLittleEndian();
 132   setMipsABI(Obj);
 133
 134   // Compute the memory size required to load all sections to be loaded
 135   // and pass this information to the memory manager
 136   if (MemMgr.needsToReserveAllocationSpace()) {
 137     uint64_t CodeSize = 0, DataSizeRO = 0, DataSizeRW = 0;
 138     computeTotalAllocSize(Obj, CodeSize, DataSizeRO, DataSizeRW);
 139     MemMgr.reserveAllocationSpace(CodeSize, DataSizeRO, DataSizeRW);
 140   }
 141
 142   // Used sections from the object file
 143   ObjSectionToIDMap LocalSections;
 144
 145   // Common symbols requiring allocation, with their sizes and alignments
 146   CommonSymbolList CommonSymbols;
 147
 148   // Parse symbols
 149   DEBUG(dbgs() << "Parse symbols:\n");
 150   for (symbol_iterator I = Obj.symbol_begin(), E = Obj.symbol_end(); I != E;
 151        ++I) {
 152     uint32_t Flags = I->getFlags();
 153
 154     bool IsCommon = Flags & SymbolRef::SF_Common;
 155     if (IsCommon)
 156       CommonSymbols.push_back(*I);
 157     else {
 158       object::SymbolRef::Type SymType = I->getType();
 159
 160       if (SymType == object::SymbolRef::ST_Function ||
 161           SymType == object::SymbolRef::ST_Data ||
 162           SymType == object::SymbolRef::ST_Unknown) {
 163
 164         ErrorOr<StringRef> NameOrErr = I->getName();
 165         Check(NameOrErr.getError());
 166         StringRef Name = *NameOrErr;
 167         ErrorOr<section_iterator> SIOrErr = I->getSection();
 168         Check(SIOrErr.getError());
 169         section_iterator SI = *SIOrErr;
 170         if (SI == Obj.section_end())
 171           continue;
 172         uint64_t SectOffset;
 173         Check(getOffset(*I, *SI, SectOffset));
 174         StringRef SectionData;
 175         Check(SI->getContents(SectionData));
 176         bool IsCode = SI->isText();
 177         unsigned SectionID =
 178             findOrEmitSection(Obj, *SI, IsCode, LocalSections);
 179         DEBUG(dbgs() << "\tType: " << SymType << " Name: " << Name
 180                      << " SID: " << SectionID << " Offset: "
 181                      << format("%p", (uintptr_t)SectOffset)
 182                      << " flags: " << Flags << "\n");
 183         JITSymbolFlags RTDyldSymFlags = JITSymbolFlags::None;
 184         if (Flags & SymbolRef::SF_Weak)
 185           RTDyldSymFlags |= JITSymbolFlags::Weak;
 186         if (Flags & SymbolRef::SF_Exported)
 187           RTDyldSymFlags |= JITSymbolFlags::Exported;
 188         GlobalSymbolTable[Name] =
 189           SymbolTableEntry(SectionID, SectOffset, RTDyldSymFlags);
 190       }
 191     }
 192   }
 193
 194   // Allocate common symbols
 195   emitCommonSymbols(Obj, CommonSymbols);
 196
 197   // Parse and process relocations
 198   DEBUG(dbgs() << "Parse relocations:\n");
 199   for (section_iterator SI = Obj.section_begin(), SE = Obj.section_end();
 200        SI != SE; ++SI) {
 201     unsigned SectionID = 0;
 202     StubMap Stubs;
 203     section_iterator RelocatedSection = SI->getRelocatedSection();
 204
 205     if (RelocatedSection == SE)
 206       continue;
 207
 208     relocation_iterator I = SI->relocation_begin();
 209     relocation_iterator E = SI->relocation_end();
 210
 211     if (I == E && !ProcessAllSections)
 212       continue;
 213
 214     bool IsCode = RelocatedSection->isText();
 215     SectionID =
 216         findOrEmitSection(Obj, *RelocatedSection, IsCode, LocalSections);
 217     DEBUG(dbgs() << "\tSectionID: " << SectionID << "\n");
 218
 219     for (; I != E;)
 220       I = processRelocationRef(SectionID, I, Obj, LocalSections, Stubs);
 221
 222     // If there is an attached checker, notify it about the stubs for this
 223     // section so that they can be verified.
 224     if (Checker)
 225       Checker->registerStubMap(Obj.getFileName(), SectionID, Stubs);
 226   }
 227
 228   // Give the subclasses a chance to tie-up any loose ends.
 229   finalizeLoad(Obj, LocalSections);
 230
 231 //   for (auto E : LocalSections)
 232 //     llvm::dbgs() << "Added: " << E.first.getRawDataRefImpl() << " -> " << E.second << "\n";
 233
 234   return LocalSections;
 235 }
 236
 237 // A helper method for computeTotalAllocSize.
 238 // Computes the memory size required to allocate sections with the given sizes,
 239 // assuming that all sections are allocated with the given alignment
 240 static uint64_t
 241 computeAllocationSizeForSections(std::vector<uint64_t> &SectionSizes,
 242                                  uint64_t Alignment) {
 243   uint64_t TotalSize = 0;
 244   for (size_t Idx = 0, Cnt = SectionSizes.size(); Idx < Cnt; Idx++) {
 245     uint64_t AlignedSize =
 246         (SectionSizes[Idx] + Alignment - 1) / Alignment * Alignment;
 247     TotalSize += AlignedSize;
 248   }
 249   return TotalSize;
 250 }
 251
 252 static bool isRequiredForExecution(const SectionRef Section) {
 253   const ObjectFile *Obj = Section.getObject();
 254   if (isa<object::ELFObjectFileBase>(Obj))
 255     return ELFSectionRef(Section).getFlags() & ELF::SHF_ALLOC;
 256   if (auto *COFFObj = dyn_cast<object::COFFObjectFile>(Obj)) {
 257     const coff_section *CoffSection = COFFObj->getCOFFSection(Section);
 258     // Avoid loading zero-sized COFF sections.
 259     // In PE files, VirtualSize gives the section size, and SizeOfRawData
 260     // may be zero for sections with content. In Obj files, SizeOfRawData
 261     // gives the section size, and VirtualSize is always zero. Hence
 262     // the need to check for both cases below.
 263     bool HasContent = (CoffSection->VirtualSize > 0)
 264       || (CoffSection->SizeOfRawData > 0);
 265     bool IsDiscardable = CoffSection->Characteristics &
 266       (COFF::IMAGE_SCN_MEM_DISCARDABLE | COFF::IMAGE_SCN_LNK_INFO);
 267     return HasContent && !IsDiscardable;
 268   }
 269
 270   assert(isa<MachOObjectFile>(Obj));
 271   return true;
 272 }
 273
 274 static bool isReadOnlyData(const SectionRef Section) {
 275   const ObjectFile *Obj = Section.getObject();
 276   if (isa<object::ELFObjectFileBase>(Obj))
 277     return !(ELFSectionRef(Section).getFlags() &
 278              (ELF::SHF_WRITE | ELF::SHF_EXECINSTR));
 279   if (auto *COFFObj = dyn_cast<object::COFFObjectFile>(Obj))
 280     return ((COFFObj->getCOFFSection(Section)->Characteristics &
 281              (COFF::IMAGE_SCN_CNT_INITIALIZED_DATA
 282              | COFF::IMAGE_SCN_MEM_READ
 283              | COFF::IMAGE_SCN_MEM_WRITE))
 284              ==
 285              (COFF::IMAGE_SCN_CNT_INITIALIZED_DATA
 286              | COFF::IMAGE_SCN_MEM_READ));
 287
 288   assert(isa<MachOObjectFile>(Obj));
 289   return false;
 290 }
 291
 292 static bool isZeroInit(const SectionRef Section) {
 293   const ObjectFile *Obj = Section.getObject();
 294   if (isa<object::ELFObjectFileBase>(Obj))
 295     return ELFSectionRef(Section).getType() == ELF::SHT_NOBITS;
 296   if (auto *COFFObj = dyn_cast<object::COFFObjectFile>(Obj))
 297     return COFFObj->getCOFFSection(Section)->Characteristics &
 298             COFF::IMAGE_SCN_CNT_UNINITIALIZED_DATA;
 299
 300   auto *MachO = cast<MachOObjectFile>(Obj);
 301   unsigned SectionType = MachO->getSectionType(Section);
 302   return SectionType == MachO::S_ZEROFILL ||
 303          SectionType == MachO::S_GB_ZEROFILL;
 304 }
 305
 306 // Compute an upper bound of the memory size that is required to load all
 307 // sections
 308 void RuntimeDyldImpl::computeTotalAllocSize(const ObjectFile &Obj,
 309                                             uint64_t &CodeSize,
 310                                             uint64_t &DataSizeRO,
 311                                             uint64_t &DataSizeRW) {
 312   // Compute the size of all sections required for execution
 313   std::vector<uint64_t> CodeSectionSizes;
 314   std::vector<uint64_t> ROSectionSizes;
 315   std::vector<uint64_t> RWSectionSizes;
 316   uint64_t MaxAlignment = sizeof(void *);
 317
 318   // Collect sizes of all sections to be loaded;
 319   // also determine the max alignment of all sections
 320   for (section_iterator SI = Obj.section_begin(), SE = Obj.section_end();
 321        SI != SE; ++SI) {
 322     const SectionRef &Section = *SI;
 323
 324     bool IsRequired = isRequiredForExecution(Section);
 325
 326     // Consider only the sections that are required to be loaded for execution
 327     if (IsRequired) {
 328       StringRef Name;
 329       uint64_t DataSize = Section.getSize();
 330       uint64_t Alignment64 = Section.getAlignment();
 331       bool IsCode = Section.isText();
 332       bool IsReadOnly = isReadOnlyData(Section);
 333       Check(Section.getName(Name));
 334       unsigned Alignment = (unsigned)Alignment64 & 0xffffffffL;
 335
 336       uint64_t StubBufSize = computeSectionStubBufSize(Obj, Section);
 337       uint64_t SectionSize = DataSize + StubBufSize;
 338
 339       // The .eh_frame section (at least on Linux) needs an extra four bytes
 340       // padded
 341       // with zeroes added at the end.  For MachO objects, this section has a
 342       // slightly different name, so this won't have any effect for MachO
 343       // objects.
 344       if (Name == ".eh_frame")
 345         SectionSize += 4;
 346
 347       if (!SectionSize)
 348         SectionSize = 1;
 349
 350       if (IsCode) {
 351         CodeSectionSizes.push_back(SectionSize);
 352       } else if (IsReadOnly) {
 353         ROSectionSizes.push_back(SectionSize);
 354       } else {
 355         RWSectionSizes.push_back(SectionSize);
 356       }
 357
 358       // update the max alignment
 359       if (Alignment > MaxAlignment) {
 360         MaxAlignment = Alignment;
 361       }
 362     }
 363   }
 364
 365   // Compute the size of all common symbols
 366   uint64_t CommonSize = 0;
 367   for (symbol_iterator I = Obj.symbol_begin(), E = Obj.symbol_end(); I != E;
 368        ++I) {
 369     uint32_t Flags = I->getFlags();
 370     if (Flags & SymbolRef::SF_Common) {
 371       // Add the common symbols to a list.  We'll allocate them all below.
 372       uint64_t Size = I->getCommonSize();
 373       CommonSize += Size;
 374     }
 375   }
 376   if (CommonSize != 0) {
 377     RWSectionSizes.push_back(CommonSize);
 378   }
 379
 380   // Compute the required allocation space for each different type of sections
 381   // (code, read-only data, read-write data) assuming that all sections are
 382   // allocated with the max alignment. Note that we cannot compute with the
 383   // individual alignments of the sections, because then the required size
 384   // depends on the order, in which the sections are allocated.
 385   CodeSize = computeAllocationSizeForSections(CodeSectionSizes, MaxAlignment);
 386   DataSizeRO = computeAllocationSizeForSections(ROSectionSizes, MaxAlignment);
 387   DataSizeRW = computeAllocationSizeForSections(RWSectionSizes, MaxAlignment);
 388 }
 389
 390 // compute stub buffer size for the given section
 391 unsigned RuntimeDyldImpl::computeSectionStubBufSize(const ObjectFile &Obj,
 392                                                     const SectionRef &Section) {
 393   unsigned StubSize = getMaxStubSize();
 394   if (StubSize == 0) {
 395     return 0;
 396   }
 397   // FIXME: this is an inefficient way to handle this. We should computed the
 398   // necessary section allocation size in loadObject by walking all the sections
 399   // once.
 400   unsigned StubBufSize = 0;
 401   for (section_iterator SI = Obj.section_begin(), SE = Obj.section_end();
 402        SI != SE; ++SI) {
 403     section_iterator RelSecI = SI->getRelocatedSection();
 404     if (!(RelSecI == Section))
 405       continue;
 406
 407     for (const RelocationRef &Reloc : SI->relocations()) {
 408       (void)Reloc;
 409       StubBufSize += StubSize;
 410     }
 411   }
 412
 413   // Get section data size and alignment
 414   uint64_t DataSize = Section.getSize();
 415   uint64_t Alignment64 = Section.getAlignment();
 416
 417   // Add stubbuf size alignment
 418   unsigned Alignment = (unsigned)Alignment64 & 0xffffffffL;
 419   unsigned StubAlignment = getStubAlignment();
 420   unsigned EndAlignment = (DataSize | Alignment) & -(DataSize | Alignment);
 421   if (StubAlignment > EndAlignment)
 422     StubBufSize += StubAlignment - EndAlignment;
 423   return StubBufSize;
 424 }
 425
 426 uint64_t RuntimeDyldImpl::readBytesUnaligned(uint8_t *Src,
 427                                              unsigned Size) const {
 428   uint64_t Result = 0;
 429   if (IsTargetLittleEndian) {
 430     Src += Size - 1;
 431     while (Size--)
 432       Result = (Result << 8) | *Src--;
 433   } else
 434     while (Size--)
 435       Result = (Result << 8) | *Src++;
 436
 437   return Result;
 438 }
 439
 440 void RuntimeDyldImpl::writeBytesUnaligned(uint64_t Value, uint8_t *Dst,
 441                                           unsigned Size) const {
 442   if (IsTargetLittleEndian) {
 443     while (Size--) {
 444       *Dst++ = Value & 0xFF;
 445       Value >>= 8;
 446     }
 447   } else {
 448     Dst += Size - 1;
 449     while (Size--) {
 450       *Dst-- = Value & 0xFF;
 451       Value >>= 8;
 452     }
 453   }
 454 }
 455
 456 void RuntimeDyldImpl::emitCommonSymbols(const ObjectFile &Obj,
 457                                         CommonSymbolList &CommonSymbols) {
 458   if (CommonSymbols.empty())
 459     return;
 460
 461   uint64_t CommonSize = 0;
 462   CommonSymbolList SymbolsToAllocate;
 463
 464   DEBUG(dbgs() << "Processing common symbols...\n");
 465
 466   for (const auto &Sym : CommonSymbols) {
 467     ErrorOr<StringRef> NameOrErr = Sym.getName();
 468     Check(NameOrErr.getError());
 469     StringRef Name = *NameOrErr;
 470
 471     // Skip common symbols already elsewhere.
 472     if (GlobalSymbolTable.count(Name) ||
 473         Resolver.findSymbolInLogicalDylib(Name)) {
 474       DEBUG(dbgs() << "\tSkipping already emitted common symbol '" << Name
 475                    << "'\n");
 476       continue;
 477     }
 478
 479     uint32_t Align = Sym.getAlignment();
 480     uint64_t Size = Sym.getCommonSize();
 481
 482     CommonSize += Align + Size;
 483     SymbolsToAllocate.push_back(Sym);
 484   }
 485
 486   // Allocate memory for the section
 487   unsigned SectionID = Sections.size();
 488   uint8_t *Addr = MemMgr.allocateDataSection(CommonSize, sizeof(void *),
 489                                              SectionID, StringRef(), false);
 490   if (!Addr)
 491     report_fatal_error("Unable to allocate memory for common symbols!");
 492   uint64_t Offset = 0;
 493   Sections.push_back(SectionEntry("<common symbols>", Addr, CommonSize, 0));
 494   memset(Addr, 0, CommonSize);
 495
 496   DEBUG(dbgs() << "emitCommonSection SectionID: " << SectionID << " new addr: "
 497                << format("%p", Addr) << " DataSize: " << CommonSize << "\n");
 498
 499   // Assign the address of each symbol
 500   for (auto &Sym : SymbolsToAllocate) {
 501     uint32_t Align = Sym.getAlignment();
 502     uint64_t Size = Sym.getCommonSize();
 503     ErrorOr<StringRef> NameOrErr = Sym.getName();
 504     Check(NameOrErr.getError());
 505     StringRef Name = *NameOrErr;
 506     if (Align) {
 507       // This symbol has an alignment requirement.
 508       uint64_t AlignOffset = OffsetToAlignment((uint64_t)Addr, Align);
 509       Addr += AlignOffset;
 510       Offset += AlignOffset;
 511     }
 512     uint32_t Flags = Sym.getFlags();
 513     JITSymbolFlags RTDyldSymFlags = JITSymbolFlags::None;
 514     if (Flags & SymbolRef::SF_Weak)
 515       RTDyldSymFlags |= JITSymbolFlags::Weak;
 516     if (Flags & SymbolRef::SF_Exported)
 517       RTDyldSymFlags |= JITSymbolFlags::Exported;
 518     DEBUG(dbgs() << "Allocating common symbol " << Name << " address "
 519                  << format("%p", Addr) << "\n");
 520     GlobalSymbolTable[Name] =
 521       SymbolTableEntry(SectionID, Offset, RTDyldSymFlags);
 522     Offset += Size;
 523     Addr += Size;
 524   }
 525
 526   if (Checker)
 527     Checker->registerSection(Obj.getFileName(), SectionID);
 528 }
 529
 530 unsigned RuntimeDyldImpl::emitSection(const ObjectFile &Obj,
 531                                       const SectionRef &Section, bool IsCode) {
 532
 533   StringRef data;
 534   uint64_t Alignment64 = Section.getAlignment();
 535
 536   unsigned Alignment = (unsigned)Alignment64 & 0xffffffffL;
 537   unsigned PaddingSize = 0;
 538   unsigned StubBufSize = 0;
 539   StringRef Name;
 540   bool IsRequired = isRequiredForExecution(Section);
 541   bool IsVirtual = Section.isVirtual();
 542   bool IsZeroInit = isZeroInit(Section);
 543   bool IsReadOnly = isReadOnlyData(Section);
 544   uint64_t DataSize = Section.getSize();
 545   Check(Section.getName(Name));
 546
 547   StubBufSize = computeSectionStubBufSize(Obj, Section);
 548
 549   // The .eh_frame section (at least on Linux) needs an extra four bytes padded
 550   // with zeroes added at the end.  For MachO objects, this section has a
 551   // slightly different name, so this won't have any effect for MachO objects.
 552   if (Name == ".eh_frame")
 553     PaddingSize = 4;
 554
 555   uintptr_t Allocate;
 556   unsigned SectionID = Sections.size();
 557   uint8_t *Addr;
 558   const char *pData = nullptr;
 559
 560   // In either case, set the location of the unrelocated section in memory,
 561   // since we still process relocations for it even if we're not applying them.
 562   Check(Section.getContents(data));
 563   // Virtual sections have no data in the object image, so leave pData = 0
 564   if (!IsVirtual)
 565     pData = data.data();
 566
 567   // Code section alignment needs to be at least as high as stub alignment or
 568   // padding calculations may by incorrect when the section is remapped to a
 569   // higher alignment.
 570   if (IsCode)
 571     Alignment = std::max(Alignment, getStubAlignment());
 572
 573   // Some sections, such as debug info, don't need to be loaded for execution.
 574   // Leave those where they are.
 575   if (IsRequired) {
 576     Allocate = DataSize + PaddingSize + StubBufSize;
 577     if (!Allocate)
 578       Allocate = 1;
 579     Addr = IsCode ? MemMgr.allocateCodeSection(Allocate, Alignment, SectionID,
 580                                                Name)
 581                   : MemMgr.allocateDataSection(Allocate, Alignment, SectionID,
 582                                                Name, IsReadOnly);
 583     if (!Addr)
 584       report_fatal_error("Unable to allocate section memory!");
 585
 586     // Zero-initialize or copy the data from the image
 587     if (IsZeroInit || IsVirtual)
 588       memset(Addr, 0, DataSize);
 589     else
 590       memcpy(Addr, pData, DataSize);
 591
 592     // Fill in any extra bytes we allocated for padding
 593     if (PaddingSize != 0) {
 594       memset(Addr + DataSize, 0, PaddingSize);
 595       // Update the DataSize variable so that the stub offset is set correctly.
 596       DataSize += PaddingSize;
 597     }
 598
 599     DEBUG(dbgs() << "emitSection SectionID: " << SectionID << " Name: " << Name
 600                  << " obj addr: " << format("%p", pData)
 601                  << " new addr: " << format("%p", Addr)
 602                  << " DataSize: " << DataSize << " StubBufSize: " << StubBufSize
 603                  << " Allocate: " << Allocate << "\n");
 604   } else {
 605     // Even if we didn't load the section, we need to record an entry for it
 606     // to handle later processing (and by 'handle' I mean don't do anything
 607     // with these sections).
 608     Allocate = 0;
 609     Addr = nullptr;
 610     DEBUG(dbgs() << "emitSection SectionID: " << SectionID << " Name: " << Name
 611                  << " obj addr: " << format("%p", data.data()) << " new addr: 0"
 612                  << " DataSize: " << DataSize << " StubBufSize: " << StubBufSize
 613                  << " Allocate: " << Allocate << "\n");
 614   }
 615
 616   Sections.push_back(SectionEntry(Name, Addr, DataSize, (uintptr_t)pData));
 617
 618   if (Checker)
 619     Checker->registerSection(Obj.getFileName(), SectionID);
 620
 621   return SectionID;
 622 }
 623
 624 unsigned RuntimeDyldImpl::findOrEmitSection(const ObjectFile &Obj,
 625                                             const SectionRef &Section,
 626                                             bool IsCode,
 627                                             ObjSectionToIDMap &LocalSections) {
 628
 629   unsigned SectionID = 0;
 630   ObjSectionToIDMap::iterator i = LocalSections.find(Section);
 631   if (i != LocalSections.end())
 632     SectionID = i->second;
 633   else {
 634     SectionID = emitSection(Obj, Section, IsCode);
 635     LocalSections[Section] = SectionID;
 636   }
 637   return SectionID;
 638 }
 639
 640 void RuntimeDyldImpl::addRelocationForSection(const RelocationEntry &RE,
 641                                               unsigned SectionID) {
 642   Relocations[SectionID].push_back(RE);
 643 }
 644
 645 void RuntimeDyldImpl::addRelocationForSymbol(const RelocationEntry &RE,
 646                                              StringRef SymbolName) {
 647   // Relocation by symbol.  If the symbol is found in the global symbol table,
 648   // create an appropriate section relocation.  Otherwise, add it to
 649   // ExternalSymbolRelocations.
 650   RTDyldSymbolTable::const_iterator Loc = GlobalSymbolTable.find(SymbolName);
 651   if (Loc == GlobalSymbolTable.end()) {
 652     ExternalSymbolRelocations[SymbolName].push_back(RE);
 653   } else {
 654     // Copy the RE since we want to modify its addend.
 655     RelocationEntry RECopy = RE;
 656     const auto &SymInfo = Loc->second;
 657     RECopy.Addend += SymInfo.getOffset();
 658     Relocations[SymInfo.getSectionID()].push_back(RECopy);
 659   }
 660 }
 661
 662 uint8_t *RuntimeDyldImpl::createStubFunction(uint8_t *Addr,
 663                                              unsigned AbiVariant) {
 664   if (Arch == Triple::aarch64 || Arch == Triple::aarch64_be) {
 665     // This stub has to be able to access the full address space,
 666     // since symbol lookup won't necessarily find a handy, in-range,
 667     // PLT stub for functions which could be anywhere.
 668     // Stub can use ip0 (== x16) to calculate address
 669     writeBytesUnaligned(0xd2e00010, Addr,    4); // movz ip0, #:abs_g3:<addr>
 670     writeBytesUnaligned(0xf2c00010, Addr+4,  4); // movk ip0, #:abs_g2_nc:<addr>
 671     writeBytesUnaligned(0xf2a00010, Addr+8,  4); // movk ip0, #:abs_g1_nc:<addr>
 672     writeBytesUnaligned(0xf2800010, Addr+12, 4); // movk ip0, #:abs_g0_nc:<addr>
 673     writeBytesUnaligned(0xd61f0200, Addr+16, 4); // br ip0
 674
 675     return Addr;
 676   } else if (Arch == Triple::arm || Arch == Triple::armeb) {
 677     // TODO: There is only ARM far stub now. We should add the Thumb stub,
 678     // and stubs for branches Thumb - ARM and ARM - Thumb.
 679     writeBytesUnaligned(0xe51ff004, Addr, 4); // ldr pc,<label>
 680     return Addr + 4;
 681   } else if (IsMipsO32ABI) {
 682     // 0:   3c190000        lui     t9,%hi(addr).
 683     // 4:   27390000        addiu   t9,t9,%lo(addr).
 684     // 8:   03200008        jr      t9.
 685     // c:   00000000        nop.
 686     const unsigned LuiT9Instr = 0x3c190000, AdduiT9Instr = 0x27390000;
 687     const unsigned JrT9Instr = 0x03200008, NopInstr = 0x0;
 688
 689     writeBytesUnaligned(LuiT9Instr, Addr, 4);
 690     writeBytesUnaligned(AdduiT9Instr, Addr+4, 4);
 691     writeBytesUnaligned(JrT9Instr, Addr+8, 4);
 692     writeBytesUnaligned(NopInstr, Addr+12, 4);
 693     return Addr;
 694   } else if (Arch == Triple::ppc64 || Arch == Triple::ppc64le) {
 695     // Depending on which version of the ELF ABI is in use, we need to
 696     // generate one of two variants of the stub.  They both start with
 697     // the same sequence to load the target address into r12.
 698     writeInt32BE(Addr,    0x3D800000); // lis   r12, highest(addr)
 699     writeInt32BE(Addr+4,  0x618C0000); // ori   r12, higher(addr)
 700     writeInt32BE(Addr+8,  0x798C07C6); // sldi  r12, r12, 32
 701     writeInt32BE(Addr+12, 0x658C0000); // oris  r12, r12, h(addr)
 702     writeInt32BE(Addr+16, 0x618C0000); // ori   r12, r12, l(addr)
 703     if (AbiVariant == 2) {
 704       // PowerPC64 stub ELFv2 ABI: The address points to the function itself.
 705       // The address is already in r12 as required by the ABI.  Branch to it.
 706       writeInt32BE(Addr+20, 0xF8410018); // std   r2,  24(r1)
 707       writeInt32BE(Addr+24, 0x7D8903A6); // mtctr r12
 708       writeInt32BE(Addr+28, 0x4E800420); // bctr
 709     } else {
 710       // PowerPC64 stub ELFv1 ABI: The address points to a function descriptor.
 711       // Load the function address on r11 and sets it to control register. Also
 712       // loads the function TOC in r2 and environment pointer to r11.
 713       writeInt32BE(Addr+20, 0xF8410028); // std   r2,  40(r1)
 714       writeInt32BE(Addr+24, 0xE96C0000); // ld    r11, 0(r12)
 715       writeInt32BE(Addr+28, 0xE84C0008); // ld    r2,  0(r12)
 716       writeInt32BE(Addr+32, 0x7D6903A6); // mtctr r11
 717       writeInt32BE(Addr+36, 0xE96C0010); // ld    r11, 16(r2)
 718       writeInt32BE(Addr+40, 0x4E800420); // bctr
 719     }
 720     return Addr;
 721   } else if (Arch == Triple::systemz) {
 722     writeInt16BE(Addr,    0xC418);     // lgrl %r1,.+8
 723     writeInt16BE(Addr+2,  0x0000);
 724     writeInt16BE(Addr+4,  0x0004);
 725     writeInt16BE(Addr+6,  0x07F1);     // brc 15,%r1
 726     // 8-byte address stored at Addr + 8
 727     return Addr;
 728   } else if (Arch == Triple::x86_64) {
 729     *Addr      = 0xFF; // jmp
 730     *(Addr+1)  = 0x25; // rip
 731     // 32-bit PC-relative address of the GOT entry will be stored at Addr+2
 732   } else if (Arch == Triple::x86) {
 733     *Addr      = 0xE9; // 32-bit pc-relative jump.
 734   }
 735   return Addr;
 736 }
 737
 738 // Assign an address to a symbol name and resolve all the relocations
 739 // associated with it.
 740 void RuntimeDyldImpl::reassignSectionAddress(unsigned SectionID,
 741                                              uint64_t Addr) {
 742   // The address to use for relocation resolution is not
 743   // the address of the local section buffer. We must be doing
 744   // a remote execution environment of some sort. Relocations can't
 745   // be applied until all the sections have been moved.  The client must
 746   // trigger this with a call to MCJIT::finalize() or
 747   // RuntimeDyld::resolveRelocations().
 748   //
 749   // Addr is a uint64_t because we can't assume the pointer width
 750   // of the target is the same as that of the host. Just use a generic
 751   // "big enough" type.
 752   DEBUG(dbgs() << "Reassigning address for section "
 753                << SectionID << " (" << Sections[SectionID].Name << "): "
 754                << format("0x%016" PRIx64, Sections[SectionID].LoadAddress) << " -> "
 755                << format("0x%016" PRIx64, Addr) << "\n");
 756   Sections[SectionID].LoadAddress = Addr;
 757 }
 758
 759 void RuntimeDyldImpl::resolveRelocationList(const RelocationList &Relocs,
 760                                             uint64_t Value) {
 761   for (unsigned i = 0, e = Relocs.size(); i != e; ++i) {
 762     const RelocationEntry &RE = Relocs[i];
 763     // Ignore relocations for sections that were not loaded
 764     if (Sections[RE.SectionID].Address == nullptr)
 765       continue;
 766     resolveRelocation(RE, Value);
 767   }
 768 }
 769
 770 void RuntimeDyldImpl::resolveExternalSymbols() {
 771   while (!ExternalSymbolRelocations.empty()) {
 772     StringMap<RelocationList>::iterator i = ExternalSymbolRelocations.begin();
 773
 774     StringRef Name = i->first();
 775     if (Name.size() == 0) {
 776       // This is an absolute symbol, use an address of zero.
 777       DEBUG(dbgs() << "Resolving absolute relocations."
 778                    << "\n");
 779       RelocationList &Relocs = i->second;
 780       resolveRelocationList(Relocs, 0);
 781     } else {
 782       uint64_t Addr = 0;
 783       RTDyldSymbolTable::const_iterator Loc = GlobalSymbolTable.find(Name);
 784       if (Loc == GlobalSymbolTable.end()) {
 785         // This is an external symbol, try to get its address from the symbol
 786         // resolver.
 787         Addr = Resolver.findSymbol(Name.data()).getAddress();
 788         // The call to getSymbolAddress may have caused additional modules to
 789         // be loaded, which may have added new entries to the
 790         // ExternalSymbolRelocations map.  Consquently, we need to update our
 791         // iterator.  This is also why retrieval of the relocation list
 792         // associated with this symbol is deferred until below this point.
 793         // New entries may have been added to the relocation list.
 794         i = ExternalSymbolRelocations.find(Name);
 795       } else {
 796         // We found the symbol in our global table.  It was probably in a
 797         // Module that we loaded previously.
 798         const auto &SymInfo = Loc->second;
 799         Addr = getSectionLoadAddress(SymInfo.getSectionID()) +
 800                SymInfo.getOffset();
 801       }
 802
 803       // FIXME: Implement error handling that doesn't kill the host program!
 804       if (!Addr)
 805         report_fatal_error("Program used external function '" + Name +
 806                            "' which could not be resolved!");
 807
 808       // If Resolver returned UINT64_MAX, the client wants to handle this symbol
 809       // manually and we shouldn't resolve its relocations.
 810       if (Addr != UINT64_MAX) {
 811         DEBUG(dbgs() << "Resolving relocations Name: " << Name << "\t"
 812                      << format("0x%lx", Addr) << "\n");
 813         // This list may have been updated when we called getSymbolAddress, so
 814         // don't change this code to get the list earlier.
 815         RelocationList &Relocs = i->second;
 816         resolveRelocationList(Relocs, Addr);
 817       }
 818     }
 819
 820     ExternalSymbolRelocations.erase(i);
 821   }
 822 }
 823
 824 //===----------------------------------------------------------------------===//
 825 // RuntimeDyld class implementation
 826
 827 uint64_t RuntimeDyld::LoadedObjectInfo::getSectionLoadAddress(
 828                                           const object::SectionRef &Sec) const {
 829
 830 //   llvm::dbgs() << "Searching for " << Sec.getRawDataRefImpl() << " in:\n";
 831 //   for (auto E : ObjSecToIDMap)
 832 //     llvm::dbgs() << "Added: " << E.first.getRawDataRefImpl() << " -> " << E.second << "\n";
 833
 834   auto I = ObjSecToIDMap.find(Sec);
 835   if (I != ObjSecToIDMap.end()) {
 836 //    llvm::dbgs() << "Found ID " << I->second << " for Sec: " << Sec.getRawDataRefImpl() << ", LoadAddress = " << RTDyld.Sections[I->second].LoadAddress << "\n";
 837     return RTDyld.Sections[I->second].LoadAddress;
 838   } else {
 839 //    llvm::dbgs() << "Not found.\n";
 840   }
 841
 842   return 0;
 843 }
 844
 845 void RuntimeDyld::MemoryManager::anchor() {}
 846 void RuntimeDyld::SymbolResolver::anchor() {}
 847
 848 RuntimeDyld::RuntimeDyld(RuntimeDyld::MemoryManager &MemMgr,
 849                          RuntimeDyld::SymbolResolver &Resolver)
 850     : MemMgr(MemMgr), Resolver(Resolver) {
 851   // FIXME: There's a potential issue lurking here if a single instance of
 852   // RuntimeDyld is used to load multiple objects.  The current implementation
 853   // associates a single memory manager with a RuntimeDyld instance.  Even
 854   // though the public class spawns a new 'impl' instance for each load,
 855   // they share a single memory manager.  This can become a problem when page
 856   // permissions are applied.
 857   Dyld = nullptr;
 858   ProcessAllSections = false;
 859   Checker = nullptr;
 860 }
 861
 862 RuntimeDyld::~RuntimeDyld() {}
 863
 864 static std::unique_ptr<RuntimeDyldCOFF>
 865 createRuntimeDyldCOFF(Triple::ArchType Arch, RuntimeDyld::MemoryManager &MM,
 866                       RuntimeDyld::SymbolResolver &Resolver,
 867                       bool ProcessAllSections, RuntimeDyldCheckerImpl *Checker) {
 868   std::unique_ptr<RuntimeDyldCOFF> Dyld =
 869     RuntimeDyldCOFF::create(Arch, MM, Resolver);
 870   Dyld->setProcessAllSections(ProcessAllSections);
 871   Dyld->setRuntimeDyldChecker(Checker);
 872   return Dyld;
 873 }
 874
 875 static std::unique_ptr<RuntimeDyldELF>
 876 createRuntimeDyldELF(RuntimeDyld::MemoryManager &MM,
 877                      RuntimeDyld::SymbolResolver &Resolver,
 878                      bool ProcessAllSections, RuntimeDyldCheckerImpl *Checker) {
 879   std::unique_ptr<RuntimeDyldELF> Dyld(new RuntimeDyldELF(MM, Resolver));
 880   Dyld->setProcessAllSections(ProcessAllSections);
 881   Dyld->setRuntimeDyldChecker(Checker);
 882   return Dyld;
 883 }
 884
 885 static std::unique_ptr<RuntimeDyldMachO>
 886 createRuntimeDyldMachO(Triple::ArchType Arch, RuntimeDyld::MemoryManager &MM,
 887                        RuntimeDyld::SymbolResolver &Resolver,
 888                        bool ProcessAllSections,
 889                        RuntimeDyldCheckerImpl *Checker) {
 890   std::unique_ptr<RuntimeDyldMachO> Dyld =
 891     RuntimeDyldMachO::create(Arch, MM, Resolver);
 892   Dyld->setProcessAllSections(ProcessAllSections);
 893   Dyld->setRuntimeDyldChecker(Checker);
 894   return Dyld;
 895 }
 896
 897 std::unique_ptr<RuntimeDyld::LoadedObjectInfo>
 898 RuntimeDyld::loadObject(const ObjectFile &Obj) {
 899   if (!Dyld) {
 900     if (Obj.isELF())
 901       Dyld = createRuntimeDyldELF(MemMgr, Resolver, ProcessAllSections, Checker);
 902     else if (Obj.isMachO())
 903       Dyld = createRuntimeDyldMachO(
 904                static_cast<Triple::ArchType>(Obj.getArch()), MemMgr, Resolver,
 905                ProcessAllSections, Checker);
 906     else if (Obj.isCOFF())
 907       Dyld = createRuntimeDyldCOFF(
 908                static_cast<Triple::ArchType>(Obj.getArch()), MemMgr, Resolver,
 909                ProcessAllSections, Checker);
 910     else
 911       report_fatal_error("Incompatible object format!");
 912   }
 913
 914   if (!Dyld->isCompatibleFile(Obj))
 915     report_fatal_error("Incompatible object format!");
 916
 917   return Dyld->loadObject(Obj);
 918 }
 919
 920 void *RuntimeDyld::getSymbolLocalAddress(StringRef Name) const {
 921   if (!Dyld)
 922     return nullptr;
 923   return Dyld->getSymbolLocalAddress(Name);
 924 }
 925
 926 RuntimeDyld::SymbolInfo RuntimeDyld::getSymbol(StringRef Name) const {
 927   if (!Dyld)
 928     return nullptr;
 929   return Dyld->getSymbol(Name);
 930 }
 931
 932 void RuntimeDyld::resolveRelocations() { Dyld->resolveRelocations(); }
 933
 934 void RuntimeDyld::reassignSectionAddress(unsigned SectionID, uint64_t Addr) {
 935   Dyld->reassignSectionAddress(SectionID, Addr);
 936 }
 937
 938 void RuntimeDyld::mapSectionAddress(const void *LocalAddress,
 939                                     uint64_t TargetAddress) {
 940   Dyld->mapSectionAddress(LocalAddress, TargetAddress);
 941 }
 942
 943 bool RuntimeDyld::hasError() { return Dyld->hasError(); }
 944
 945 StringRef RuntimeDyld::getErrorString() { return Dyld->getErrorString(); }
 946
 947 void RuntimeDyld::registerEHFrames() {
 948   if (Dyld)
 949     Dyld->registerEHFrames();
 950 }
 951
 952 void RuntimeDyld::deregisterEHFrames() {
 953   if (Dyld)
 954     Dyld->deregisterEHFrames();
 955 }
 956
 957 } // end namespace llvm