lib/MC/MCAssembler.cpp

   1 //===- lib/MC/MCAssembler.cpp - Assembler Backend Implementation ----------===//
   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 #define DEBUG_TYPE "assembler"
  11 #include "llvm/MC/MCAssembler.h"
  12 #include "llvm/MC/MCSectionMachO.h"
  13 #include "llvm/Target/TargetMachOWriterInfo.h"
  14 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  15 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
  16 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  17 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  18 #include "llvm/ADT/Twine.h"
  19 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  20 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  21 #include <vector>
  22 using namespace llvm;
  23
  24 class MachObjectWriter;
  25
  26 STATISTIC(EmittedFragments, "Number of emitted assembler fragments");
  27
  28 static void WriteFileData(raw_ostream &OS, const MCSectionData &SD,
  29                           MachObjectWriter &MOW);
  30
  31 class MachObjectWriter {
  32   // See <mach-o/loader.h>.
  33   enum {
  34     Header_Magic32 = 0xFEEDFACE,
  35     Header_Magic64 = 0xFEEDFACF
  36   };
  37
  38   static const unsigned Header32Size = 28;
  39   static const unsigned Header64Size = 32;
  40   static const unsigned SegmentLoadCommand32Size = 56;
  41   static const unsigned Section32Size = 68;
  42   static const unsigned SymtabLoadCommandSize = 24;
  43   static const unsigned DysymtabLoadCommandSize = 80;
  44   static const unsigned Nlist32Size = 12;
  45
  46   enum HeaderFileType {
  47     HFT_Object = 0x1
  48   };
  49
  50   enum LoadCommandType {
  51     LCT_Segment = 0x1,
  52     LCT_Symtab = 0x2,
  53     LCT_Dysymtab = 0xb
  54   };
  55
  56   // See <mach-o/nlist.h>.
  57   enum SymbolTypeType {
  58     STT_Undefined = 0x00,
  59     STT_Absolute  = 0x02,
  60     STT_Section   = 0x0e
  61   };
  62
  63   enum SymbolTypeFlags {
  64     // If any of these bits are set, then the entry is a stab entry number (see
  65     // <mach-o/stab.h>. Otherwise the other masks apply.
  66     STF_StabsEntryMask = 0xe0,
  67
  68     STF_TypeMask       = 0x0e,
  69     STF_External       = 0x01,
  70     STF_PrivateExtern  = 0x10
  71   };
  72
  73   /// IndirectSymbolFlags - Flags for encoding special values in the indirect
  74   /// symbol entry.
  75   enum IndirectSymbolFlags {
  76     ISF_Local    = 0x80000000,
  77     ISF_Absolute = 0x40000000
  78   };
  79
  80   /// MachSymbolData - Helper struct for containing some precomputed information
  81   /// on symbols.
  82   struct MachSymbolData {
  83     MCSymbolData *SymbolData;
  84     uint64_t StringIndex;
  85     uint8_t SectionIndex;
  86
  87     // Support lexicographic sorting.
  88     bool operator<(const MachSymbolData &RHS) const {
  89       const std::string &Name = SymbolData->getSymbol().getName();
  90       return Name < RHS.SymbolData->getSymbol().getName();
  91     }
  92   };
  93
  94   raw_ostream &OS;
  95   bool IsLSB;
  96
  97 public:
  98   MachObjectWriter(raw_ostream &_OS, bool _IsLSB = true)
  99     : OS(_OS), IsLSB(_IsLSB) {
 100   }
 101
 102   /// @name Helper Methods
 103   /// @{
 104
 105   void Write8(uint8_t Value) {
 106     OS << char(Value);
 107   }
 108
 109   void Write16(uint16_t Value) {
 110     if (IsLSB) {
 111       Write8(uint8_t(Value >> 0));
 112       Write8(uint8_t(Value >> 8));
 113     } else {
 114       Write8(uint8_t(Value >> 8));
 115       Write8(uint8_t(Value >> 0));
 116     }
 117   }
 118
 119   void Write32(uint32_t Value) {
 120     if (IsLSB) {
 121       Write16(uint16_t(Value >> 0));
 122       Write16(uint16_t(Value >> 16));
 123     } else {
 124       Write16(uint16_t(Value >> 16));
 125       Write16(uint16_t(Value >> 0));
 126     }
 127   }
 128
 129   void Write64(uint64_t Value) {
 130     if (IsLSB) {
 131       Write32(uint32_t(Value >> 0));
 132       Write32(uint32_t(Value >> 32));
 133     } else {
 134       Write32(uint32_t(Value >> 32));
 135       Write32(uint32_t(Value >> 0));
 136     }
 137   }
 138
 139   void WriteZeros(unsigned N) {
 140     const char Zeros[16] = { 0 };
 141
 142     for (unsigned i = 0, e = N / 16; i != e; ++i)
 143       OS << StringRef(Zeros, 16);
 144
 145     OS << StringRef(Zeros, N % 16);
 146   }
 147
 148   void WriteString(const StringRef &Str, unsigned ZeroFillSize = 0) {
 149     OS << Str;
 150     if (ZeroFillSize)
 151       WriteZeros(ZeroFillSize - Str.size());
 152   }
 153
 154   /// @}
 155
 156   void WriteHeader32(unsigned NumLoadCommands, unsigned LoadCommandsSize) {
 157     // struct mach_header (28 bytes)
 158
 159     uint64_t Start = OS.tell();
 160     (void) Start;
 161
 162     Write32(Header_Magic32);
 163
 164     // FIXME: Support cputype.
 165     Write32(TargetMachOWriterInfo::HDR_CPU_TYPE_I386);
 166
 167     // FIXME: Support cpusubtype.
 168     Write32(TargetMachOWriterInfo::HDR_CPU_SUBTYPE_I386_ALL);
 169
 170     Write32(HFT_Object);
 171
 172     // Object files have a single load command, the segment.
 173     Write32(NumLoadCommands);
 174     Write32(LoadCommandsSize);
 175     Write32(0); // Flags
 176
 177     assert(OS.tell() - Start == Header32Size);
 178   }
 179
 180   /// WriteSegmentLoadCommand32 - Write a 32-bit segment load command.
 181   ///
 182   /// \arg NumSections - The number of sections in this segment.
 183   /// \arg SectionDataSize - The total size of the sections.
 184   void WriteSegmentLoadCommand32(unsigned NumSections,
 185                                  uint64_t SectionDataStartOffset,
 186                                  uint64_t SectionDataSize) {
 187     // struct segment_command (56 bytes)
 188
 189     uint64_t Start = OS.tell();
 190     (void) Start;
 191
 192     Write32(LCT_Segment);
 193     Write32(SegmentLoadCommand32Size + NumSections * Section32Size);
 194
 195     WriteString("", 16);
 196     Write32(0); // vmaddr
 197     Write32(SectionDataSize); // vmsize
 198     Write32(SectionDataStartOffset); // file offset
 199     Write32(SectionDataSize); // file size
 200     Write32(0x7); // maxprot
 201     Write32(0x7); // initprot
 202     Write32(NumSections);
 203     Write32(0); // flags
 204
 205     assert(OS.tell() - Start == SegmentLoadCommand32Size);
 206   }
 207
 208   void WriteSection32(const MCSectionData &SD, uint64_t FileOffset) {
 209     // struct section (68 bytes)
 210
 211     uint64_t Start = OS.tell();
 212     (void) Start;
 213
 214     // FIXME: cast<> support!
 215     const MCSectionMachO &Section =
 216       static_cast<const MCSectionMachO&>(SD.getSection());
 217     WriteString(Section.getSectionName(), 16);
 218     WriteString(Section.getSegmentName(), 16);
 219     Write32(SD.getAddress()); // address
 220     Write32(SD.getFileSize()); // size
 221     Write32(FileOffset);
 222
 223     assert(isPowerOf2_32(SD.getAlignment()) && "Invalid alignment!");
 224     Write32(Log2_32(SD.getAlignment()));
 225     Write32(0); // file offset of relocation entries
 226     Write32(0); // number of relocation entrions
 227     Write32(Section.getTypeAndAttributes());
 228     Write32(0); // reserved1
 229     Write32(Section.getStubSize()); // reserved2
 230
 231     assert(OS.tell() - Start == Section32Size);
 232   }
 233
 234   void WriteSymtabLoadCommand(uint32_t SymbolOffset, uint32_t NumSymbols,
 235                               uint32_t StringTableOffset,
 236                               uint32_t StringTableSize) {
 237     // struct symtab_command (24 bytes)
 238
 239     uint64_t Start = OS.tell();
 240     (void) Start;
 241
 242     Write32(LCT_Symtab);
 243     Write32(SymtabLoadCommandSize);
 244     Write32(SymbolOffset);
 245     Write32(NumSymbols);
 246     Write32(StringTableOffset);
 247     Write32(StringTableSize);
 248
 249     assert(OS.tell() - Start == SymtabLoadCommandSize);
 250   }
 251
 252   void WriteDysymtabLoadCommand(uint32_t FirstLocalSymbol,
 253                                 uint32_t NumLocalSymbols,
 254                                 uint32_t FirstExternalSymbol,
 255                                 uint32_t NumExternalSymbols,
 256                                 uint32_t FirstUndefinedSymbol,
 257                                 uint32_t NumUndefinedSymbols,
 258                                 uint32_t IndirectSymbolOffset,
 259                                 uint32_t NumIndirectSymbols) {
 260     // struct dysymtab_command (80 bytes)
 261
 262     uint64_t Start = OS.tell();
 263     (void) Start;
 264
 265     Write32(LCT_Dysymtab);
 266     Write32(DysymtabLoadCommandSize);
 267     Write32(FirstLocalSymbol);
 268     Write32(NumLocalSymbols);
 269     Write32(FirstExternalSymbol);
 270     Write32(NumExternalSymbols);
 271     Write32(FirstUndefinedSymbol);
 272     Write32(NumUndefinedSymbols);
 273     Write32(0); // tocoff
 274     Write32(0); // ntoc
 275     Write32(0); // modtaboff
 276     Write32(0); // nmodtab
 277     Write32(0); // extrefsymoff
 278     Write32(0); // nextrefsyms
 279     Write32(IndirectSymbolOffset);
 280     Write32(NumIndirectSymbols);
 281     Write32(0); // extreloff
 282     Write32(0); // nextrel
 283     Write32(0); // locreloff
 284     Write32(0); // nlocrel
 285
 286     assert(OS.tell() - Start == DysymtabLoadCommandSize);
 287   }
 288
 289   void WriteNlist32(MachSymbolData &MSD) {
 290     MCSymbolData &Data = *MSD.SymbolData;
 291     MCSymbol &Symbol = Data.getSymbol();
 292     uint8_t Type = 0;
 293
 294     // Set the N_TYPE bits. See <mach-o/nlist.h>.
 295     //
 296     // FIXME: Are the prebound or indirect fields possible here?
 297     if (Symbol.isUndefined())
 298       Type = STT_Undefined;
 299     else if (Symbol.isAbsolute())
 300       Type = STT_Absolute;
 301     else
 302       Type = STT_Section;
 303
 304     // FIXME: Set STAB bits.
 305
 306     if (Data.isPrivateExtern())
 307       Type |= STF_PrivateExtern;
 308
 309     // Set external bit.
 310     if (Data.isExternal() || Symbol.isUndefined())
 311       Type |= STF_External;
 312
 313     // struct nlist (12 bytes)
 314
 315     Write32(MSD.StringIndex);
 316     Write8(Type);
 317     Write8(MSD.SectionIndex);
 318
 319     // The Mach-O streamer uses the lowest 16-bits of the flags for the 'desc'
 320     // value.
 321     Write16(Data.getFlags() & 0xFFFF);
 322
 323     // Write the symbol address.
 324     uint32_t Address = 0;
 325     if (Symbol.isDefined()) {
 326       if (Symbol.isAbsolute()) {
 327         llvm_unreachable("FIXME: Not yet implemented!");
 328       } else {
 329         Address = Data.getFragment()->getAddress() + Data.getOffset();
 330       }
 331     }
 332     Write32(Address);
 333   }
 334
 335   void BindIndirectSymbols(MCAssembler &Asm,
 336                            DenseMap<MCSymbol*, MCSymbolData*> &SymbolMap) {
 337     // This is the point where 'as' creates actual symbols for indirect symbols
 338     // (in the following two passes). It would be easier for us to do this
 339     // sooner when we see the attribute, but that makes getting the order in the
 340     // symbol table much more complicated than it is worth.
 341     //
 342     // FIXME: Revisit this when the dust settles.
 343
 344     // Bind non lazy symbol pointers first.
 345     for (MCAssembler::indirect_symbol_iterator it = Asm.indirect_symbol_begin(),
 346            ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it) {
 347       // FIXME: cast<> support!
 348       const MCSectionMachO &Section =
 349         static_cast<const MCSectionMachO&>(it->SectionData->getSection());
 350
 351       unsigned Type =
 352         Section.getTypeAndAttributes() & MCSectionMachO::SECTION_TYPE;
 353       if (Type != MCSectionMachO::S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS)
 354         continue;
 355
 356       MCSymbolData *&Entry = SymbolMap[it->Symbol];
 357       if (!Entry)
 358         Entry = new MCSymbolData(*it->Symbol, 0, 0, &Asm);
 359     }
 360
 361     // Then lazy symbol pointers and symbol stubs.
 362     for (MCAssembler::indirect_symbol_iterator it = Asm.indirect_symbol_begin(),
 363            ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it) {
 364       // FIXME: cast<> support!
 365       const MCSectionMachO &Section =
 366         static_cast<const MCSectionMachO&>(it->SectionData->getSection());
 367
 368       unsigned Type =
 369         Section.getTypeAndAttributes() & MCSectionMachO::SECTION_TYPE;
 370       if (Type != MCSectionMachO::S_LAZY_SYMBOL_POINTERS &&
 371           Type != MCSectionMachO::S_SYMBOL_STUBS)
 372         continue;
 373
 374       MCSymbolData *&Entry = SymbolMap[it->Symbol];
 375       if (!Entry) {
 376         Entry = new MCSymbolData(*it->Symbol, 0, 0, &Asm);
 377
 378         // Set the symbol type to undefined lazy, but only on construction.
 379         //
 380         // FIXME: Do not hardcode.
 381         Entry->setFlags(Entry->getFlags() | 0x0001);
 382       }
 383     }
 384   }
 385
 386   /// ComputeSymbolTable - Compute the symbol table data
 387   ///
 388   /// \param StringTable [out] - The string table data.
 389   /// \param StringIndexMap [out] - Map from symbol names to offsets in the
 390   /// string table.
 391   void ComputeSymbolTable(MCAssembler &Asm, SmallString<256> &StringTable,
 392                           std::vector<MachSymbolData> &LocalSymbolData,
 393                           std::vector<MachSymbolData> &ExternalSymbolData,
 394                           std::vector<MachSymbolData> &UndefinedSymbolData) {
 395     // Build section lookup table.
 396     DenseMap<const MCSection*, uint8_t> SectionIndexMap;
 397     unsigned Index = 1;
 398     for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(),
 399            ie = Asm.end(); it != ie; ++it, ++Index)
 400       SectionIndexMap[&it->getSection()] = Index;
 401     assert(Index <= 256 && "Too many sections!");
 402
 403     // Index 0 is always the empty string.
 404     StringMap<uint64_t> StringIndexMap;
 405     StringTable += '\x00';
 406
 407     // Build the symbol arrays and the string table, but only for non-local
 408     // symbols.
 409     //
 410     // The particular order that we collect the symbols and create the string
 411     // table, then sort the symbols is chosen to match 'as'. Even though it
 412     // doesn't matter for correctness, this is important for letting us diff .o
 413     // files.
 414     for (MCAssembler::symbol_iterator it = Asm.symbol_begin(),
 415            ie = Asm.symbol_end(); it != ie; ++it) {
 416       MCSymbol &Symbol = it->getSymbol();
 417
 418       if (!it->isExternal() && !Symbol.isUndefined())
 419         continue;
 420
 421       uint64_t &Entry = StringIndexMap[Symbol.getName()];
 422       if (!Entry) {
 423         Entry = StringTable.size();
 424         StringTable += Symbol.getName();
 425         StringTable += '\x00';
 426       }
 427
 428       MachSymbolData MSD;
 429       MSD.SymbolData = it;
 430       MSD.StringIndex = Entry;
 431
 432       if (Symbol.isUndefined()) {
 433         MSD.SectionIndex = 0;
 434         UndefinedSymbolData.push_back(MSD);
 435       } else if (Symbol.isAbsolute()) {
 436         MSD.SectionIndex = 0;
 437         ExternalSymbolData.push_back(MSD);
 438       } else {
 439         MSD.SectionIndex = SectionIndexMap.lookup(&Symbol.getSection());
 440         assert(MSD.SectionIndex && "Invalid section index!");
 441         ExternalSymbolData.push_back(MSD);
 442       }
 443     }
 444
 445     // Now add the data for local symbols.
 446     for (MCAssembler::symbol_iterator it = Asm.symbol_begin(),
 447            ie = Asm.symbol_end(); it != ie; ++it) {
 448       MCSymbol &Symbol = it->getSymbol();
 449
 450       if (it->isExternal() || Symbol.isUndefined())
 451         continue;
 452
 453       uint64_t &Entry = StringIndexMap[Symbol.getName()];
 454       if (!Entry) {
 455         Entry = StringTable.size();
 456         StringTable += Symbol.getName();
 457         StringTable += '\x00';
 458       }
 459
 460       MachSymbolData MSD;
 461       MSD.SymbolData = it;
 462       MSD.StringIndex = Entry;
 463
 464       if (Symbol.isAbsolute()) {
 465         MSD.SectionIndex = 0;
 466         LocalSymbolData.push_back(MSD);
 467       } else {
 468         MSD.SectionIndex = SectionIndexMap.lookup(&Symbol.getSection());
 469         assert(MSD.SectionIndex && "Invalid section index!");
 470         LocalSymbolData.push_back(MSD);
 471       }
 472     }
 473
 474     // External and undefined symbols are required to be in lexicographic order.
 475     std::sort(ExternalSymbolData.begin(), ExternalSymbolData.end());
 476     std::sort(UndefinedSymbolData.begin(), UndefinedSymbolData.end());
 477
 478     // The string table is padded to a multiple of 4.
 479     //
 480     // FIXME: Check to see if this varies per arch.
 481     while (StringTable.size() % 4)
 482       StringTable += '\x00';
 483   }
 484
 485   void WriteObject(MCAssembler &Asm) {
 486     unsigned NumSections = Asm.size();
 487
 488     // Compute the symbol -> symbol data map.
 489     //
 490     // FIXME: This should not be here.
 491     DenseMap<MCSymbol*, MCSymbolData *> SymbolMap;
 492     for (MCAssembler::symbol_iterator it = Asm.symbol_begin(),
 493            ie = Asm.symbol_end(); it != ie; ++it)
 494       SymbolMap[&it->getSymbol()] = it;
 495
 496     // Create symbol data for any indirect symbols.
 497     BindIndirectSymbols(Asm, SymbolMap);
 498
 499     // Compute symbol table information.
 500     SmallString<256> StringTable;
 501     std::vector<MachSymbolData> LocalSymbolData;
 502     std::vector<MachSymbolData> ExternalSymbolData;
 503     std::vector<MachSymbolData> UndefinedSymbolData;
 504     unsigned NumSymbols = Asm.symbol_size();
 505
 506     // No symbol table command is written if there are no symbols.
 507     if (NumSymbols)
 508       ComputeSymbolTable(Asm, StringTable, LocalSymbolData, ExternalSymbolData,
 509                          UndefinedSymbolData);
 510
 511     // Compute the file offsets for all the sections in advance, so that we can
 512     // write things out in order.
 513     SmallVector<uint64_t, 16> SectionFileOffsets;
 514     SectionFileOffsets.resize(NumSections);
 515
 516     // The section data starts after the header, the segment load command (and
 517     // section headers) and the symbol table.
 518     unsigned NumLoadCommands = 1;
 519     uint64_t LoadCommandsSize =
 520       SegmentLoadCommand32Size + NumSections * Section32Size;
 521
 522     // Add the symbol table load command sizes, if used.
 523     if (NumSymbols) {
 524       NumLoadCommands += 2;
 525       LoadCommandsSize += SymtabLoadCommandSize + DysymtabLoadCommandSize;
 526     }
 527
 528     uint64_t FileOffset = Header32Size + LoadCommandsSize;
 529     uint64_t SectionDataStartOffset = FileOffset;
 530     uint64_t SectionDataSize = 0;
 531     unsigned Index = 0;
 532     for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(),
 533            ie = Asm.end(); it != ie; ++it, ++Index) {
 534       SectionFileOffsets[Index] = FileOffset;
 535       FileOffset += it->getFileSize();
 536       SectionDataSize += it->getFileSize();
 537     }
 538
 539     // Write the prolog, starting with the header and load command...
 540     WriteHeader32(NumLoadCommands, LoadCommandsSize);
 541     WriteSegmentLoadCommand32(NumSections, SectionDataStartOffset,
 542                               SectionDataSize);
 543
 544     // ... and then the section headers.
 545     Index = 0;
 546     for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(),
 547            ie = Asm.end(); it != ie; ++it, ++Index)
 548       WriteSection32(*it, SectionFileOffsets[Index]);
 549
 550     // Write the symbol table load command, if used.
 551     if (NumSymbols) {
 552       unsigned FirstLocalSymbol = 0;
 553       unsigned NumLocalSymbols = LocalSymbolData.size();
 554       unsigned FirstExternalSymbol = FirstLocalSymbol + NumLocalSymbols;
 555       unsigned NumExternalSymbols = ExternalSymbolData.size();
 556       unsigned FirstUndefinedSymbol = FirstExternalSymbol + NumExternalSymbols;
 557       unsigned NumUndefinedSymbols = UndefinedSymbolData.size();
 558       unsigned NumIndirectSymbols = Asm.indirect_symbol_size();
 559       unsigned NumSymTabSymbols =
 560         NumLocalSymbols + NumExternalSymbols + NumUndefinedSymbols;
 561       uint64_t IndirectSymbolSize = NumIndirectSymbols * 4;
 562       uint64_t IndirectSymbolOffset = 0;
 563
 564       // If used, the indirect symbols are written after the section data.
 565       if (NumIndirectSymbols)
 566         IndirectSymbolOffset = SectionDataStartOffset + SectionDataSize;
 567
 568       // The symbol table is written after the indirect symbol data.
 569       uint64_t SymbolTableOffset =
 570         SectionDataStartOffset + SectionDataSize + IndirectSymbolSize;
 571
 572       // The string table is written after symbol table.
 573       uint64_t StringTableOffset =
 574         SymbolTableOffset + NumSymTabSymbols * Nlist32Size;
 575       WriteSymtabLoadCommand(SymbolTableOffset, NumSymTabSymbols,
 576                              StringTableOffset, StringTable.size());
 577
 578       WriteDysymtabLoadCommand(FirstLocalSymbol, NumLocalSymbols,
 579                                FirstExternalSymbol, NumExternalSymbols,
 580                                FirstUndefinedSymbol, NumUndefinedSymbols,
 581                                IndirectSymbolOffset, NumIndirectSymbols);
 582     }
 583
 584     // Write the actual section data.
 585     for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(), ie = Asm.end(); it != ie; ++it)
 586       WriteFileData(OS, *it, *this);
 587
 588     // Write the symbol table data, if used.
 589     if (NumSymbols) {
 590       // FIXME: We shouldn't need this index table.
 591       DenseMap<MCSymbol*, unsigned> SymbolIndexMap;
 592       for (unsigned i = 0, e = LocalSymbolData.size(); i != e; ++i) {
 593         MCSymbol &Symbol = LocalSymbolData[i].SymbolData->getSymbol();
 594         SymbolIndexMap.insert(std::make_pair(&Symbol, SymbolIndexMap.size()));
 595       }
 596       for (unsigned i = 0, e = ExternalSymbolData.size(); i != e; ++i) {
 597         MCSymbol &Symbol = ExternalSymbolData[i].SymbolData->getSymbol();
 598         SymbolIndexMap.insert(std::make_pair(&Symbol, SymbolIndexMap.size()));
 599       }
 600       for (unsigned i = 0, e = UndefinedSymbolData.size(); i != e; ++i) {
 601         MCSymbol &Symbol = UndefinedSymbolData[i].SymbolData->getSymbol();
 602         SymbolIndexMap.insert(std::make_pair(&Symbol, SymbolIndexMap.size()));
 603       }
 604
 605       // Write the indirect symbol entries.
 606       //
 607       // FIXME: We need the symbol index map for this.
 608       for (MCAssembler::indirect_symbol_iterator
 609              it = Asm.indirect_symbol_begin(),
 610              ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it) {
 611         // Indirect symbols in the non lazy symbol pointer section have some
 612         // special handling.
 613         const MCSectionMachO &Section =
 614           static_cast<const MCSectionMachO&>(it->SectionData->getSection());
 615         unsigned Type =
 616           Section.getTypeAndAttributes() & MCSectionMachO::SECTION_TYPE;
 617         if (Type == MCSectionMachO::S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS) {
 618           // If this symbol is defined and internal, mark it as such.
 619           if (it->Symbol->isDefined() &&
 620               !SymbolMap.lookup(it->Symbol)->isExternal()) {
 621             uint32_t Flags = ISF_Local;
 622             if (it->Symbol->isAbsolute())
 623               Flags |= ISF_Absolute;
 624             Write32(Flags);
 625             continue;
 626           }
 627         }
 628
 629         Write32(SymbolIndexMap[it->Symbol]);
 630       }
 631
 632       // FIXME: Check that offsets match computed ones.
 633
 634       // Write the symbol table entries.
 635       for (unsigned i = 0, e = LocalSymbolData.size(); i != e; ++i)
 636         WriteNlist32(LocalSymbolData[i]);
 637       for (unsigned i = 0, e = ExternalSymbolData.size(); i != e; ++i)
 638         WriteNlist32(ExternalSymbolData[i]);
 639       for (unsigned i = 0, e = UndefinedSymbolData.size(); i != e; ++i)
 640         WriteNlist32(UndefinedSymbolData[i]);
 641
 642       // Write the string table.
 643       OS << StringTable.str();
 644     }
 645   }
 646 };
 647
 648 /* *** */
 649
 650 MCFragment::MCFragment() : Kind(FragmentType(~0)) {
 651 }
 652
 653 MCFragment::MCFragment(FragmentType _Kind, MCSectionData *_Parent)
 654   : Kind(_Kind),
 655     Parent(_Parent),
 656     FileSize(~UINT64_C(0))
 657 {
 658   if (Parent)
 659     Parent->getFragmentList().push_back(this);
 660 }
 661
 662 MCFragment::~MCFragment() {
 663 }
 664
 665 uint64_t MCFragment::getAddress() const {
 666   assert(getParent() && "Missing Section!");
 667   return getParent()->getAddress() + Offset;
 668 }
 669
 670 /* *** */
 671
 672 MCSectionData::MCSectionData() : Section(*(MCSection*)0) {}
 673
 674 MCSectionData::MCSectionData(const MCSection &_Section, MCAssembler *A)
 675   : Section(_Section),
 676     Alignment(1),
 677     Address(~UINT64_C(0)),
 678     FileSize(~UINT64_C(0))
 679 {
 680   if (A)
 681     A->getSectionList().push_back(this);
 682 }
 683
 684 /* *** */
 685
 686 MCSymbolData::MCSymbolData() : Symbol(*(MCSymbol*)0) {}
 687
 688 MCSymbolData::MCSymbolData(MCSymbol &_Symbol, MCFragment *_Fragment,
 689                            uint64_t _Offset, MCAssembler *A)
 690   : Symbol(_Symbol), Fragment(_Fragment), Offset(_Offset),
 691     IsExternal(false), IsPrivateExtern(false), Flags(0)
 692 {
 693   if (A)
 694     A->getSymbolList().push_back(this);
 695 }
 696
 697 /* *** */
 698
 699 MCAssembler::MCAssembler(raw_ostream &_OS) : OS(_OS) {}
 700
 701 MCAssembler::~MCAssembler() {
 702 }
 703
 704 void MCAssembler::LayoutSection(MCSectionData &SD) {
 705   uint64_t Offset = 0;
 706
 707   for (MCSectionData::iterator it = SD.begin(), ie = SD.end(); it != ie; ++it) {
 708     MCFragment &F = *it;
 709
 710     F.setOffset(Offset);
 711
 712     // Evaluate fragment size.
 713     switch (F.getKind()) {
 714     case MCFragment::FT_Align: {
 715       MCAlignFragment &AF = cast<MCAlignFragment>(F);
 716
 717       uint64_t AlignedOffset = RoundUpToAlignment(Offset, AF.getAlignment());
 718       uint64_t PaddingBytes = AlignedOffset - Offset;
 719
 720       if (PaddingBytes > AF.getMaxBytesToEmit())
 721         AF.setFileSize(0);
 722       else
 723         AF.setFileSize(PaddingBytes);
 724       break;
 725     }
 726
 727     case MCFragment::FT_Data:
 728     case MCFragment::FT_Fill:
 729       F.setFileSize(F.getMaxFileSize());
 730       break;
 731
 732     case MCFragment::FT_Org: {
 733       MCOrgFragment &OF = cast<MCOrgFragment>(F);
 734
 735       if (!OF.getOffset().isAbsolute())
 736         llvm_unreachable("FIXME: Not yet implemented!");
 737       uint64_t OrgOffset = OF.getOffset().getConstant();
 738
 739       // FIXME: We need a way to communicate this error.
 740       if (OrgOffset < Offset)
 741         llvm_report_error("invalid .org offset '" + Twine(OrgOffset) +
 742                           "' (section offset '" + Twine(Offset) + "'");
 743
 744       F.setFileSize(OrgOffset - Offset);
 745       break;
 746     }
 747     }
 748
 749     Offset += F.getFileSize();
 750   }
 751
 752   // FIXME: Pad section?
 753   SD.setFileSize(Offset);
 754 }
 755
 756 /// WriteFileData - Write the \arg F data to the output file.
 757 static void WriteFileData(raw_ostream &OS, const MCFragment &F,
 758                           MachObjectWriter &MOW) {
 759   uint64_t Start = OS.tell();
 760   (void) Start;
 761
 762   ++EmittedFragments;
 763
 764   // FIXME: Embed in fragments instead?
 765   switch (F.getKind()) {
 766   case MCFragment::FT_Align: {
 767     MCAlignFragment &AF = cast<MCAlignFragment>(F);
 768     uint64_t Count = AF.getFileSize() / AF.getValueSize();
 769
 770     // FIXME: This error shouldn't actually occur (the front end should emit
 771     // multiple .align directives to enforce the semantics it wants), but is
 772     // severe enough that we want to report it. How to handle this?
 773     if (Count * AF.getValueSize() != AF.getFileSize())
 774       llvm_report_error("undefined .align directive, value size '" +
 775                         Twine(AF.getValueSize()) +
 776                         "' is not a divisor of padding size '" +
 777                         Twine(AF.getFileSize()) + "'");
 778
 779     for (uint64_t i = 0; i != Count; ++i) {
 780       switch (AF.getValueSize()) {
 781       default:
 782         assert(0 && "Invalid size!");
 783       case 1: MOW.Write8 (uint8_t (AF.getValue())); break;
 784       case 2: MOW.Write16(uint16_t(AF.getValue())); break;
 785       case 4: MOW.Write32(uint32_t(AF.getValue())); break;
 786       case 8: MOW.Write64(uint64_t(AF.getValue())); break;
 787       }
 788     }
 789     break;
 790   }
 791
 792   case MCFragment::FT_Data:
 793     OS << cast<MCDataFragment>(F).getContents().str();
 794     break;
 795
 796   case MCFragment::FT_Fill: {
 797     MCFillFragment &FF = cast<MCFillFragment>(F);
 798
 799     if (!FF.getValue().isAbsolute())
 800       llvm_unreachable("FIXME: Not yet implemented!");
 801     int64_t Value = FF.getValue().getConstant();
 802
 803     for (uint64_t i = 0, e = FF.getCount(); i != e; ++i) {
 804       switch (FF.getValueSize()) {
 805       default:
 806         assert(0 && "Invalid size!");
 807       case 1: MOW.Write8 (uint8_t (Value)); break;
 808       case 2: MOW.Write16(uint16_t(Value)); break;
 809       case 4: MOW.Write32(uint32_t(Value)); break;
 810       case 8: MOW.Write64(uint64_t(Value)); break;
 811       }
 812     }
 813     break;
 814   }
 815
 816   case MCFragment::FT_Org: {
 817     MCOrgFragment &OF = cast<MCOrgFragment>(F);
 818
 819     for (uint64_t i = 0, e = OF.getFileSize(); i != e; ++i)
 820       MOW.Write8(uint8_t(OF.getValue()));
 821
 822     break;
 823   }
 824   }
 825
 826   assert(OS.tell() - Start == F.getFileSize());
 827 }
 828
 829 /// WriteFileData - Write the \arg SD data to the output file.
 830 static void WriteFileData(raw_ostream &OS, const MCSectionData &SD,
 831                           MachObjectWriter &MOW) {
 832   uint64_t Start = OS.tell();
 833   (void) Start;
 834
 835   for (MCSectionData::const_iterator it = SD.begin(),
 836          ie = SD.end(); it != ie; ++it)
 837     WriteFileData(OS, *it, MOW);
 838
 839   assert(OS.tell() - Start == SD.getFileSize());
 840 }
 841
 842 void MCAssembler::Finish() {
 843   // Layout the sections and fragments.
 844   uint64_t Address = 0;
 845   for (iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
 846     it->setAddress(Address);
 847     LayoutSection(*it);
 848     Address += it->getFileSize();
 849   }
 850
 851   // Write the object file.
 852   MachObjectWriter MOW(OS);
 853   MOW.WriteObject(*this);
 854
 855   OS.flush();
 856 }