lib/MC/MachObjectWriter.cpp

   1 //===- lib/MC/MachObjectWriter.cpp - Mach-O File Writer -------------------===//
   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 #include "llvm/MC/MCMachObjectWriter.h"
  11 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
  12 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  13 #include "llvm/ADT/Twine.h"
  14 #include "llvm/MC/MCAssembler.h"
  15 #include "llvm/MC/MCAsmLayout.h"
  16 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
  17 #include "llvm/MC/MCObjectWriter.h"
  18 #include "llvm/MC/MCSectionMachO.h"
  19 #include "llvm/MC/MCSymbol.h"
  20 #include "llvm/MC/MCMachOSymbolFlags.h"
  21 #include "llvm/MC/MCValue.h"
  22 #include "llvm/Object/MachOFormat.h"
  23 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetAsmBackend.h"
  25
  26 // FIXME: Gross.
  27 #include "../Target/ARM/ARMFixupKinds.h"
  28 #include "../Target/X86/X86FixupKinds.h"
  29
  30 #include <vector>
  31 using namespace llvm;
  32 using namespace llvm::object;
  33
  34 // FIXME: this has been copied from (or to) X86AsmBackend.cpp
  35 static unsigned getFixupKindLog2Size(unsigned Kind) {
  36   switch (Kind) {
  37   default:
  38     llvm_unreachable("invalid fixup kind!");
  39   case FK_PCRel_1:
  40   case FK_Data_1: return 0;
  41   case FK_PCRel_2:
  42   case FK_Data_2: return 1;
  43   case FK_PCRel_4:
  44     // FIXME: Remove these!!!
  45   case X86::reloc_riprel_4byte:
  46   case X86::reloc_riprel_4byte_movq_load:
  47   case X86::reloc_signed_4byte:
  48   case FK_Data_4: return 2;
  49   case FK_Data_8: return 3;
  50   }
  51 }
  52
  53 static bool doesSymbolRequireExternRelocation(MCSymbolData *SD) {
  54   // Undefined symbols are always extern.
  55   if (SD->Symbol->isUndefined())
  56     return true;
  57
  58   // References to weak definitions require external relocation entries; the
  59   // definition may not always be the one in the same object file.
  60   if (SD->getFlags() & SF_WeakDefinition)
  61     return true;
  62
  63   // Otherwise, we can use an internal relocation.
  64   return false;
  65 }
  66
  67 static bool isScatteredFixupFullyResolved(const MCAssembler &Asm,
  68                                           const MCValue Target,
  69                                           const MCSymbolData *BaseSymbol) {
  70   // The effective fixup address is
  71   //     addr(atom(A)) + offset(A)
  72   //   - addr(atom(B)) - offset(B)
  73   //   - addr(BaseSymbol) + <fixup offset from base symbol>
  74   // and the offsets are not relocatable, so the fixup is fully resolved when
  75   //  addr(atom(A)) - addr(atom(B)) - addr(BaseSymbol) == 0.
  76   //
  77   // Note that "false" is almost always conservatively correct (it means we emit
  78   // a relocation which is unnecessary), except when it would force us to emit a
  79   // relocation which the target cannot encode.
  80
  81   const MCSymbolData *A_Base = 0, *B_Base = 0;
  82   if (const MCSymbolRefExpr *A = Target.getSymA()) {
  83     // Modified symbol references cannot be resolved.
  84     if (A->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None)
  85       return false;
  86
  87     A_Base = Asm.getAtom(&Asm.getSymbolData(A->getSymbol()));
  88     if (!A_Base)
  89       return false;
  90   }
  91
  92   if (const MCSymbolRefExpr *B = Target.getSymB()) {
  93     // Modified symbol references cannot be resolved.
  94     if (B->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None)
  95       return false;
  96
  97     B_Base = Asm.getAtom(&Asm.getSymbolData(B->getSymbol()));
  98     if (!B_Base)
  99       return false;
 100   }
 101
 102   // If there is no base, A and B have to be the same atom for this fixup to be
 103   // fully resolved.
 104   if (!BaseSymbol)
 105     return A_Base == B_Base;
 106
 107   // Otherwise, B must be missing and A must be the base.
 108   return !B_Base && BaseSymbol == A_Base;
 109 }
 110
 111 static bool isScatteredFixupFullyResolvedSimple(const MCAssembler &Asm,
 112                                                 const MCValue Target,
 113                                                 const MCSection *BaseSection) {
 114   // The effective fixup address is
 115   //     addr(atom(A)) + offset(A)
 116   //   - addr(atom(B)) - offset(B)
 117   //   - addr(<base symbol>) + <fixup offset from base symbol>
 118   // and the offsets are not relocatable, so the fixup is fully resolved when
 119   //  addr(atom(A)) - addr(atom(B)) - addr(<base symbol>)) == 0.
 120   //
 121   // The simple (Darwin, except on x86_64) way of dealing with this was to
 122   // assume that any reference to a temporary symbol *must* be a temporary
 123   // symbol in the same atom, unless the sections differ. Therefore, any PCrel
 124   // relocation to a temporary symbol (in the same section) is fully
 125   // resolved. This also works in conjunction with absolutized .set, which
 126   // requires the compiler to use .set to absolutize the differences between
 127   // symbols which the compiler knows to be assembly time constants, so we don't
 128   // need to worry about considering symbol differences fully resolved.
 129
 130   // Non-relative fixups are only resolved if constant.
 131   if (!BaseSection)
 132     return Target.isAbsolute();
 133
 134   // Otherwise, relative fixups are only resolved if not a difference and the
 135   // target is a temporary in the same section.
 136   if (Target.isAbsolute() || Target.getSymB())
 137     return false;
 138
 139   const MCSymbol *A = &Target.getSymA()->getSymbol();
 140   if (!A->isTemporary() || !A->isInSection() ||
 141       &A->getSection() != BaseSection)
 142     return false;
 143
 144   return true;
 145 }
 146
 147 namespace {
 148
 149 class MachObjectWriter : public MCObjectWriter {
 150   /// MachSymbolData - Helper struct for containing some precomputed information
 151   /// on symbols.
 152   struct MachSymbolData {
 153     MCSymbolData *SymbolData;
 154     uint64_t StringIndex;
 155     uint8_t SectionIndex;
 156
 157     // Support lexicographic sorting.
 158     bool operator<(const MachSymbolData &RHS) const {
 159       return SymbolData->getSymbol().getName() <
 160              RHS.SymbolData->getSymbol().getName();
 161     }
 162   };
 163
 164   /// The target specific Mach-O writer instance.
 165   llvm::OwningPtr<MCMachObjectTargetWriter> TargetObjectWriter;
 166
 167   /// @name Relocation Data
 168   /// @{
 169
 170   llvm::DenseMap<const MCSectionData*,
 171                  std::vector<macho::RelocationEntry> > Relocations;
 172   llvm::DenseMap<const MCSectionData*, unsigned> IndirectSymBase;
 173
 174   /// @}
 175   /// @name Symbol Table Data
 176   /// @{
 177
 178   SmallString<256> StringTable;
 179   std::vector<MachSymbolData> LocalSymbolData;
 180   std::vector<MachSymbolData> ExternalSymbolData;
 181   std::vector<MachSymbolData> UndefinedSymbolData;
 182
 183   /// @}
 184
 185 private:
 186   /// @name Utility Methods
 187   /// @{
 188
 189   bool isFixupKindPCRel(const MCAssembler &Asm, unsigned Kind) {
 190     const MCFixupKindInfo &FKI = Asm.getBackend().getFixupKindInfo(
 191       (MCFixupKind) Kind);
 192
 193     return FKI.Flags & MCFixupKindInfo::FKF_IsPCRel;
 194   }
 195
 196   /// @}
 197
 198   SectionAddrMap SectionAddress;
 199   uint64_t getSectionAddress(const MCSectionData* SD) const {
 200     return SectionAddress.lookup(SD);
 201   }
 202   uint64_t getSymbolAddress(const MCSymbolData* SD,
 203                             const MCAsmLayout &Layout) const {
 204     return getSectionAddress(SD->getFragment()->getParent()) +
 205       Layout.getSymbolOffset(SD);
 206   }
 207   uint64_t getFragmentAddress(const MCFragment *Fragment,
 208                             const MCAsmLayout &Layout) const {
 209     return getSectionAddress(Fragment->getParent()) +
 210       Layout.getFragmentOffset(Fragment);
 211   }
 212
 213   uint64_t getPaddingSize(const MCSectionData *SD,
 214                           const MCAsmLayout &Layout) const {
 215     uint64_t EndAddr = getSectionAddress(SD) + Layout.getSectionAddressSize(SD);
 216     unsigned Next = SD->getLayoutOrder() + 1;
 217     if (Next >= Layout.getSectionOrder().size())
 218       return 0;
 219
 220     const MCSectionData &NextSD = *Layout.getSectionOrder()[Next];
 221     if (NextSD.getSection().isVirtualSection())
 222       return 0;
 223     return OffsetToAlignment(EndAddr, NextSD.getAlignment());
 224   }
 225
 226 public:
 227   MachObjectWriter(MCMachObjectTargetWriter *MOTW, raw_ostream &_OS,
 228                    bool _IsLittleEndian)
 229     : MCObjectWriter(_OS, _IsLittleEndian), TargetObjectWriter(MOTW) {
 230   }
 231
 232   /// @name Target Writer Proxy Accessors
 233   /// @{
 234
 235   bool is64Bit() const { return TargetObjectWriter->is64Bit(); }
 236   bool isARM() const {
 237     uint32_t CPUType = TargetObjectWriter->getCPUType() & ~mach::CTFM_ArchMask;
 238     return CPUType == mach::CTM_ARM;
 239   }
 240
 241   /// @}
 242
 243   void WriteHeader(unsigned NumLoadCommands, unsigned LoadCommandsSize,
 244                    bool SubsectionsViaSymbols) {
 245     uint32_t Flags = 0;
 246
 247     if (SubsectionsViaSymbols)
 248       Flags |= macho::HF_SubsectionsViaSymbols;
 249
 250     // struct mach_header (28 bytes) or
 251     // struct mach_header_64 (32 bytes)
 252
 253     uint64_t Start = OS.tell();
 254     (void) Start;
 255
 256     Write32(is64Bit() ? macho::HM_Object64 : macho::HM_Object32);
 257
 258     Write32(TargetObjectWriter->getCPUType());
 259     Write32(TargetObjectWriter->getCPUSubtype());
 260
 261     Write32(macho::HFT_Object);
 262     Write32(NumLoadCommands);
 263     Write32(LoadCommandsSize);
 264     Write32(Flags);
 265     if (is64Bit())
 266       Write32(0); // reserved
 267
 268     assert(OS.tell() - Start == is64Bit() ?
 269            macho::Header64Size : macho::Header32Size);
 270   }
 271
 272   /// WriteSegmentLoadCommand - Write a segment load command.
 273   ///
 274   /// \arg NumSections - The number of sections in this segment.
 275   /// \arg SectionDataSize - The total size of the sections.
 276   void WriteSegmentLoadCommand(unsigned NumSections,
 277                                uint64_t VMSize,
 278                                uint64_t SectionDataStartOffset,
 279                                uint64_t SectionDataSize) {
 280     // struct segment_command (56 bytes) or
 281     // struct segment_command_64 (72 bytes)
 282
 283     uint64_t Start = OS.tell();
 284     (void) Start;
 285
 286     unsigned SegmentLoadCommandSize =
 287       is64Bit() ? macho::SegmentLoadCommand64Size:
 288       macho::SegmentLoadCommand32Size;
 289     Write32(is64Bit() ? macho::LCT_Segment64 : macho::LCT_Segment);
 290     Write32(SegmentLoadCommandSize +
 291             NumSections * (is64Bit() ? macho::Section64Size :
 292                            macho::Section32Size));
 293
 294     WriteBytes("", 16);
 295     if (is64Bit()) {
 296       Write64(0); // vmaddr
 297       Write64(VMSize); // vmsize
 298       Write64(SectionDataStartOffset); // file offset
 299       Write64(SectionDataSize); // file size
 300     } else {
 301       Write32(0); // vmaddr
 302       Write32(VMSize); // vmsize
 303       Write32(SectionDataStartOffset); // file offset
 304       Write32(SectionDataSize); // file size
 305     }
 306     Write32(0x7); // maxprot
 307     Write32(0x7); // initprot
 308     Write32(NumSections);
 309     Write32(0); // flags
 310
 311     assert(OS.tell() - Start == SegmentLoadCommandSize);
 312   }
 313
 314   void WriteSection(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
 315                     const MCSectionData &SD, uint64_t FileOffset,
 316                     uint64_t RelocationsStart, unsigned NumRelocations) {
 317     uint64_t SectionSize = Layout.getSectionAddressSize(&SD);
 318
 319     // The offset is unused for virtual sections.
 320     if (SD.getSection().isVirtualSection()) {
 321       assert(Layout.getSectionFileSize(&SD) == 0 && "Invalid file size!");
 322       FileOffset = 0;
 323     }
 324
 325     // struct section (68 bytes) or
 326     // struct section_64 (80 bytes)
 327
 328     uint64_t Start = OS.tell();
 329     (void) Start;
 330
 331     const MCSectionMachO &Section = cast<MCSectionMachO>(SD.getSection());
 332     WriteBytes(Section.getSectionName(), 16);
 333     WriteBytes(Section.getSegmentName(), 16);
 334     if (is64Bit()) {
 335       Write64(getSectionAddress(&SD)); // address
 336       Write64(SectionSize); // size
 337     } else {
 338       Write32(getSectionAddress(&SD)); // address
 339       Write32(SectionSize); // size
 340     }
 341     Write32(FileOffset);
 342
 343     unsigned Flags = Section.getTypeAndAttributes();
 344     if (SD.hasInstructions())
 345       Flags |= MCSectionMachO::S_ATTR_SOME_INSTRUCTIONS;
 346
 347     assert(isPowerOf2_32(SD.getAlignment()) && "Invalid alignment!");
 348     Write32(Log2_32(SD.getAlignment()));
 349     Write32(NumRelocations ? RelocationsStart : 0);
 350     Write32(NumRelocations);
 351     Write32(Flags);
 352     Write32(IndirectSymBase.lookup(&SD)); // reserved1
 353     Write32(Section.getStubSize()); // reserved2
 354     if (is64Bit())
 355       Write32(0); // reserved3
 356
 357     assert(OS.tell() - Start == is64Bit() ? macho::Section64Size :
 358            macho::Section32Size);
 359   }
 360
 361   void WriteSymtabLoadCommand(uint32_t SymbolOffset, uint32_t NumSymbols,
 362                               uint32_t StringTableOffset,
 363                               uint32_t StringTableSize) {
 364     // struct symtab_command (24 bytes)
 365
 366     uint64_t Start = OS.tell();
 367     (void) Start;
 368
 369     Write32(macho::LCT_Symtab);
 370     Write32(macho::SymtabLoadCommandSize);
 371     Write32(SymbolOffset);
 372     Write32(NumSymbols);
 373     Write32(StringTableOffset);
 374     Write32(StringTableSize);
 375
 376     assert(OS.tell() - Start == macho::SymtabLoadCommandSize);
 377   }
 378
 379   void WriteDysymtabLoadCommand(uint32_t FirstLocalSymbol,
 380                                 uint32_t NumLocalSymbols,
 381                                 uint32_t FirstExternalSymbol,
 382                                 uint32_t NumExternalSymbols,
 383                                 uint32_t FirstUndefinedSymbol,
 384                                 uint32_t NumUndefinedSymbols,
 385                                 uint32_t IndirectSymbolOffset,
 386                                 uint32_t NumIndirectSymbols) {
 387     // struct dysymtab_command (80 bytes)
 388
 389     uint64_t Start = OS.tell();
 390     (void) Start;
 391
 392     Write32(macho::LCT_Dysymtab);
 393     Write32(macho::DysymtabLoadCommandSize);
 394     Write32(FirstLocalSymbol);
 395     Write32(NumLocalSymbols);
 396     Write32(FirstExternalSymbol);
 397     Write32(NumExternalSymbols);
 398     Write32(FirstUndefinedSymbol);
 399     Write32(NumUndefinedSymbols);
 400     Write32(0); // tocoff
 401     Write32(0); // ntoc
 402     Write32(0); // modtaboff
 403     Write32(0); // nmodtab
 404     Write32(0); // extrefsymoff
 405     Write32(0); // nextrefsyms
 406     Write32(IndirectSymbolOffset);
 407     Write32(NumIndirectSymbols);
 408     Write32(0); // extreloff
 409     Write32(0); // nextrel
 410     Write32(0); // locreloff
 411     Write32(0); // nlocrel
 412
 413     assert(OS.tell() - Start == macho::DysymtabLoadCommandSize);
 414   }
 415
 416   void WriteNlist(MachSymbolData &MSD, const MCAsmLayout &Layout) {
 417     MCSymbolData &Data = *MSD.SymbolData;
 418     const MCSymbol &Symbol = Data.getSymbol();
 419     uint8_t Type = 0;
 420     uint16_t Flags = Data.getFlags();
 421     uint32_t Address = 0;
 422
 423     // Set the N_TYPE bits. See <mach-o/nlist.h>.
 424     //
 425     // FIXME: Are the prebound or indirect fields possible here?
 426     if (Symbol.isUndefined())
 427       Type = macho::STT_Undefined;
 428     else if (Symbol.isAbsolute())
 429       Type = macho::STT_Absolute;
 430     else
 431       Type = macho::STT_Section;
 432
 433     // FIXME: Set STAB bits.
 434
 435     if (Data.isPrivateExtern())
 436       Type |= macho::STF_PrivateExtern;
 437
 438     // Set external bit.
 439     if (Data.isExternal() || Symbol.isUndefined())
 440       Type |= macho::STF_External;
 441
 442     // Compute the symbol address.
 443     if (Symbol.isDefined()) {
 444       if (Symbol.isAbsolute()) {
 445         Address = cast<MCConstantExpr>(Symbol.getVariableValue())->getValue();
 446       } else {
 447         Address = getSymbolAddress(&Data, Layout);
 448       }
 449     } else if (Data.isCommon()) {
 450       // Common symbols are encoded with the size in the address
 451       // field, and their alignment in the flags.
 452       Address = Data.getCommonSize();
 453
 454       // Common alignment is packed into the 'desc' bits.
 455       if (unsigned Align = Data.getCommonAlignment()) {
 456         unsigned Log2Size = Log2_32(Align);
 457         assert((1U << Log2Size) == Align && "Invalid 'common' alignment!");
 458         if (Log2Size > 15)
 459           report_fatal_error("invalid 'common' alignment '" +
 460                             Twine(Align) + "'");
 461         // FIXME: Keep this mask with the SymbolFlags enumeration.
 462         Flags = (Flags & 0xF0FF) | (Log2Size << 8);
 463       }
 464     }
 465
 466     // struct nlist (12 bytes)
 467
 468     Write32(MSD.StringIndex);
 469     Write8(Type);
 470     Write8(MSD.SectionIndex);
 471
 472     // The Mach-O streamer uses the lowest 16-bits of the flags for the 'desc'
 473     // value.
 474     Write16(Flags);
 475     if (is64Bit())
 476       Write64(Address);
 477     else
 478       Write32(Address);
 479   }
 480
 481   // FIXME: We really need to improve the relocation validation. Basically, we
 482   // want to implement a separate computation which evaluates the relocation
 483   // entry as the linker would, and verifies that the resultant fixup value is
 484   // exactly what the encoder wanted. This will catch several classes of
 485   // problems:
 486   //
 487   //  - Relocation entry bugs, the two algorithms are unlikely to have the same
 488   //    exact bug.
 489   //
 490   //  - Relaxation issues, where we forget to relax something.
 491   //
 492   //  - Input errors, where something cannot be correctly encoded. 'as' allows
 493   //    these through in many cases.
 494
 495   static bool isFixupKindRIPRel(unsigned Kind) {
 496     return Kind == X86::reloc_riprel_4byte ||
 497       Kind == X86::reloc_riprel_4byte_movq_load;
 498   }
 499   void RecordX86_64Relocation(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
 500                               const MCFragment *Fragment,
 501                               const MCFixup &Fixup, MCValue Target,
 502                               uint64_t &FixedValue) {
 503     unsigned IsPCRel = isFixupKindPCRel(Asm, Fixup.getKind());
 504     unsigned IsRIPRel = isFixupKindRIPRel(Fixup.getKind());
 505     unsigned Log2Size = getFixupKindLog2Size(Fixup.getKind());
 506
 507     // See <reloc.h>.
 508     uint32_t FixupOffset =
 509       Layout.getFragmentOffset(Fragment) + Fixup.getOffset();
 510     uint32_t FixupAddress =
 511       getFragmentAddress(Fragment, Layout) + Fixup.getOffset();
 512     int64_t Value = 0;
 513     unsigned Index = 0;
 514     unsigned IsExtern = 0;
 515     unsigned Type = 0;
 516
 517     Value = Target.getConstant();
 518
 519     if (IsPCRel) {
 520       // Compensate for the relocation offset, Darwin x86_64 relocations only
 521       // have the addend and appear to have attempted to define it to be the
 522       // actual expression addend without the PCrel bias. However, instructions
 523       // with data following the relocation are not accomodated for (see comment
 524       // below regarding SIGNED{1,2,4}), so it isn't exactly that either.
 525       Value += 1LL << Log2Size;
 526     }
 527
 528     if (Target.isAbsolute()) { // constant
 529       // SymbolNum of 0 indicates the absolute section.
 530       Type = macho::RIT_X86_64_Unsigned;
 531       Index = 0;
 532
 533       // FIXME: I believe this is broken, I don't think the linker can
 534       // understand it. I think it would require a local relocation, but I'm not
 535       // sure if that would work either. The official way to get an absolute
 536       // PCrel relocation is to use an absolute symbol (which we don't support
 537       // yet).
 538       if (IsPCRel) {
 539         IsExtern = 1;
 540         Type = macho::RIT_X86_64_Branch;
 541       }
 542     } else if (Target.getSymB()) { // A - B + constant
 543       const MCSymbol *A = &Target.getSymA()->getSymbol();
 544       MCSymbolData &A_SD = Asm.getSymbolData(*A);
 545       const MCSymbolData *A_Base = Asm.getAtom(&A_SD);
 546
 547       const MCSymbol *B = &Target.getSymB()->getSymbol();
 548       MCSymbolData &B_SD = Asm.getSymbolData(*B);
 549       const MCSymbolData *B_Base = Asm.getAtom(&B_SD);
 550
 551       // Neither symbol can be modified.
 552       if (Target.getSymA()->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None ||
 553           Target.getSymB()->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None)
 554         report_fatal_error("unsupported relocation of modified symbol");
 555
 556       // We don't support PCrel relocations of differences. Darwin 'as' doesn't
 557       // implement most of these correctly.
 558       if (IsPCRel)
 559         report_fatal_error("unsupported pc-relative relocation of difference");
 560
 561       // The support for the situation where one or both of the symbols would
 562       // require a local relocation is handled just like if the symbols were
 563       // external.  This is certainly used in the case of debug sections where
 564       // the section has only temporary symbols and thus the symbols don't have
 565       // base symbols.  This is encoded using the section ordinal and
 566       // non-extern relocation entries.
 567
 568       // Darwin 'as' doesn't emit correct relocations for this (it ends up with
 569       // a single SIGNED relocation); reject it for now.  Except the case where
 570       // both symbols don't have a base, equal but both NULL.
 571       if (A_Base == B_Base && A_Base)
 572         report_fatal_error("unsupported relocation with identical base");
 573
 574       Value += getSymbolAddress(&A_SD, Layout) -
 575         (A_Base == NULL ? 0 : getSymbolAddress(A_Base, Layout));
 576       Value -= getSymbolAddress(&B_SD, Layout) -
 577         (B_Base == NULL ? 0 : getSymbolAddress(B_Base, Layout));
 578
 579       if (A_Base) {
 580         Index = A_Base->getIndex();
 581         IsExtern = 1;
 582       }
 583       else {
 584         Index = A_SD.getFragment()->getParent()->getOrdinal() + 1;
 585         IsExtern = 0;
 586       }
 587       Type = macho::RIT_X86_64_Unsigned;
 588
 589       macho::RelocationEntry MRE;
 590       MRE.Word0 = FixupOffset;
 591       MRE.Word1 = ((Index     <<  0) |
 592                    (IsPCRel   << 24) |
 593                    (Log2Size  << 25) |
 594                    (IsExtern  << 27) |
 595                    (Type      << 28));
 596       Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 597
 598       if (B_Base) {
 599         Index = B_Base->getIndex();
 600         IsExtern = 1;
 601       }
 602       else {
 603         Index = B_SD.getFragment()->getParent()->getOrdinal() + 1;
 604         IsExtern = 0;
 605       }
 606       Type = macho::RIT_X86_64_Subtractor;
 607     } else {
 608       const MCSymbol *Symbol = &Target.getSymA()->getSymbol();
 609       MCSymbolData &SD = Asm.getSymbolData(*Symbol);
 610       const MCSymbolData *Base = Asm.getAtom(&SD);
 611
 612       // Relocations inside debug sections always use local relocations when
 613       // possible. This seems to be done because the debugger doesn't fully
 614       // understand x86_64 relocation entries, and expects to find values that
 615       // have already been fixed up.
 616       if (Symbol->isInSection()) {
 617         const MCSectionMachO &Section = static_cast<const MCSectionMachO&>(
 618           Fragment->getParent()->getSection());
 619         if (Section.hasAttribute(MCSectionMachO::S_ATTR_DEBUG))
 620           Base = 0;
 621       }
 622
 623       // x86_64 almost always uses external relocations, except when there is no
 624       // symbol to use as a base address (a local symbol with no preceeding
 625       // non-local symbol).
 626       if (Base) {
 627         Index = Base->getIndex();
 628         IsExtern = 1;
 629
 630         // Add the local offset, if needed.
 631         if (Base != &SD)
 632           Value += Layout.getSymbolOffset(&SD) - Layout.getSymbolOffset(Base);
 633       } else if (Symbol->isInSection()) {
 634         // The index is the section ordinal (1-based).
 635         Index = SD.getFragment()->getParent()->getOrdinal() + 1;
 636         IsExtern = 0;
 637         Value += getSymbolAddress(&SD, Layout);
 638
 639         if (IsPCRel)
 640           Value -= FixupAddress + (1 << Log2Size);
 641       } else if (Symbol->isVariable()) {
 642         const MCExpr *Value = Symbol->getVariableValue();
 643         int64_t Res;
 644         bool isAbs = Value->EvaluateAsAbsolute(Res, Layout, SectionAddress);
 645         if (isAbs) {
 646           FixedValue = Res;
 647           return;
 648         } else {
 649           report_fatal_error("unsupported relocation of variable '" +
 650                              Symbol->getName() + "'");
 651         }
 652       } else {
 653         report_fatal_error("unsupported relocation of undefined symbol '" +
 654                            Symbol->getName() + "'");
 655       }
 656
 657       MCSymbolRefExpr::VariantKind Modifier = Target.getSymA()->getKind();
 658       if (IsPCRel) {
 659         if (IsRIPRel) {
 660           if (Modifier == MCSymbolRefExpr::VK_GOTPCREL) {
 661             // x86_64 distinguishes movq foo@GOTPCREL so that the linker can
 662             // rewrite the movq to an leaq at link time if the symbol ends up in
 663             // the same linkage unit.
 664             if (unsigned(Fixup.getKind()) == X86::reloc_riprel_4byte_movq_load)
 665               Type = macho::RIT_X86_64_GOTLoad;
 666             else
 667               Type = macho::RIT_X86_64_GOT;
 668           }  else if (Modifier == MCSymbolRefExpr::VK_TLVP) {
 669             Type = macho::RIT_X86_64_TLV;
 670           }  else if (Modifier != MCSymbolRefExpr::VK_None) {
 671             report_fatal_error("unsupported symbol modifier in relocation");
 672           } else {
 673             Type = macho::RIT_X86_64_Signed;
 674
 675             // The Darwin x86_64 relocation format has a problem where it cannot
 676             // encode an address (L<foo> + <constant>) which is outside the atom
 677             // containing L<foo>. Generally, this shouldn't occur but it does
 678             // happen when we have a RIPrel instruction with data following the
 679             // relocation entry (e.g., movb $012, L0(%rip)). Even with the PCrel
 680             // adjustment Darwin x86_64 uses, the offset is still negative and
 681             // the linker has no way to recognize this.
 682             //
 683             // To work around this, Darwin uses several special relocation types
 684             // to indicate the offsets. However, the specification or
 685             // implementation of these seems to also be incomplete; they should
 686             // adjust the addend as well based on the actual encoded instruction
 687             // (the additional bias), but instead appear to just look at the
 688             // final offset.
 689             switch (-(Target.getConstant() + (1LL << Log2Size))) {
 690             case 1: Type = macho::RIT_X86_64_Signed1; break;
 691             case 2: Type = macho::RIT_X86_64_Signed2; break;
 692             case 4: Type = macho::RIT_X86_64_Signed4; break;
 693             }
 694           }
 695         } else {
 696           if (Modifier != MCSymbolRefExpr::VK_None)
 697             report_fatal_error("unsupported symbol modifier in branch "
 698                               "relocation");
 699
 700           Type = macho::RIT_X86_64_Branch;
 701         }
 702       } else {
 703         if (Modifier == MCSymbolRefExpr::VK_GOT) {
 704           Type = macho::RIT_X86_64_GOT;
 705         } else if (Modifier == MCSymbolRefExpr::VK_GOTPCREL) {
 706           // GOTPCREL is allowed as a modifier on non-PCrel instructions, in
 707           // which case all we do is set the PCrel bit in the relocation entry;
 708           // this is used with exception handling, for example. The source is
 709           // required to include any necessary offset directly.
 710           Type = macho::RIT_X86_64_GOT;
 711           IsPCRel = 1;
 712         } else if (Modifier == MCSymbolRefExpr::VK_TLVP) {
 713           report_fatal_error("TLVP symbol modifier should have been rip-rel");
 714         } else if (Modifier != MCSymbolRefExpr::VK_None)
 715           report_fatal_error("unsupported symbol modifier in relocation");
 716         else
 717           Type = macho::RIT_X86_64_Unsigned;
 718       }
 719     }
 720
 721     // x86_64 always writes custom values into the fixups.
 722     FixedValue = Value;
 723
 724     // struct relocation_info (8 bytes)
 725     macho::RelocationEntry MRE;
 726     MRE.Word0 = FixupOffset;
 727     MRE.Word1 = ((Index     <<  0) |
 728                  (IsPCRel   << 24) |
 729                  (Log2Size  << 25) |
 730                  (IsExtern  << 27) |
 731                  (Type      << 28));
 732     Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 733   }
 734
 735   void RecordScatteredRelocation(const MCAssembler &Asm,
 736                                  const MCAsmLayout &Layout,
 737                                  const MCFragment *Fragment,
 738                                  const MCFixup &Fixup, MCValue Target,
 739                                  uint64_t &FixedValue) {
 740     uint32_t FixupOffset = Layout.getFragmentOffset(Fragment)+Fixup.getOffset();
 741     unsigned IsPCRel = isFixupKindPCRel(Asm, Fixup.getKind());
 742     unsigned Log2Size = getFixupKindLog2Size(Fixup.getKind());
 743     unsigned Type = macho::RIT_Vanilla;
 744
 745     // See <reloc.h>.
 746     const MCSymbol *A = &Target.getSymA()->getSymbol();
 747     MCSymbolData *A_SD = &Asm.getSymbolData(*A);
 748
 749     if (!A_SD->getFragment())
 750       report_fatal_error("symbol '" + A->getName() +
 751                         "' can not be undefined in a subtraction expression");
 752
 753     uint32_t Value = getSymbolAddress(A_SD, Layout);
 754     uint64_t SecAddr = getSectionAddress(A_SD->getFragment()->getParent());
 755     FixedValue += SecAddr;
 756     uint32_t Value2 = 0;
 757
 758     if (const MCSymbolRefExpr *B = Target.getSymB()) {
 759       MCSymbolData *B_SD = &Asm.getSymbolData(B->getSymbol());
 760
 761       if (!B_SD->getFragment())
 762         report_fatal_error("symbol '" + B->getSymbol().getName() +
 763                           "' can not be undefined in a subtraction expression");
 764
 765       // Select the appropriate difference relocation type.
 766       //
 767       // Note that there is no longer any semantic difference between these two
 768       // relocation types from the linkers point of view, this is done solely
 769       // for pedantic compatibility with 'as'.
 770       Type = A_SD->isExternal() ? (unsigned)macho::RIT_Difference :
 771         (unsigned)macho::RIT_Generic_LocalDifference;
 772       Value2 = getSymbolAddress(B_SD, Layout);
 773       FixedValue -= getSectionAddress(B_SD->getFragment()->getParent());
 774     }
 775
 776     // Relocations are written out in reverse order, so the PAIR comes first.
 777     if (Type == macho::RIT_Difference ||
 778         Type == macho::RIT_Generic_LocalDifference) {
 779       macho::RelocationEntry MRE;
 780       MRE.Word0 = ((0         <<  0) |
 781                    (macho::RIT_Pair  << 24) |
 782                    (Log2Size  << 28) |
 783                    (IsPCRel   << 30) |
 784                    macho::RF_Scattered);
 785       MRE.Word1 = Value2;
 786       Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 787     }
 788
 789     macho::RelocationEntry MRE;
 790     MRE.Word0 = ((FixupOffset <<  0) |
 791                  (Type        << 24) |
 792                  (Log2Size    << 28) |
 793                  (IsPCRel     << 30) |
 794                  macho::RF_Scattered);
 795     MRE.Word1 = Value;
 796     Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 797   }
 798
 799   void RecordARMScatteredRelocation(const MCAssembler &Asm,
 800                                     const MCAsmLayout &Layout,
 801                                     const MCFragment *Fragment,
 802                                     const MCFixup &Fixup, MCValue Target,
 803                                     uint64_t &FixedValue) {
 804     uint32_t FixupOffset = Layout.getFragmentOffset(Fragment)+Fixup.getOffset();
 805     unsigned IsPCRel = isFixupKindPCRel(Asm, Fixup.getKind());
 806     unsigned Log2Size = getFixupKindLog2Size(Fixup.getKind());
 807     unsigned Type = macho::RIT_Vanilla;
 808
 809     // See <reloc.h>.
 810     const MCSymbol *A = &Target.getSymA()->getSymbol();
 811     MCSymbolData *A_SD = &Asm.getSymbolData(*A);
 812
 813     if (!A_SD->getFragment())
 814       report_fatal_error("symbol '" + A->getName() +
 815                         "' can not be undefined in a subtraction expression");
 816
 817     uint32_t Value = getSymbolAddress(A_SD, Layout);
 818     uint64_t SecAddr = getSectionAddress(A_SD->getFragment()->getParent());
 819     FixedValue += SecAddr;
 820     uint32_t Value2 = 0;
 821
 822     if (const MCSymbolRefExpr *B = Target.getSymB()) {
 823       MCSymbolData *B_SD = &Asm.getSymbolData(B->getSymbol());
 824
 825       if (!B_SD->getFragment())
 826         report_fatal_error("symbol '" + B->getSymbol().getName() +
 827                           "' can not be undefined in a subtraction expression");
 828
 829       // Select the appropriate difference relocation type.
 830       Type = macho::RIT_Difference;
 831       Value2 = getSymbolAddress(B_SD, Layout);
 832       FixedValue -= getSectionAddress(B_SD->getFragment()->getParent());
 833     }
 834
 835     // Relocations are written out in reverse order, so the PAIR comes first.
 836     if (Type == macho::RIT_Difference ||
 837         Type == macho::RIT_Generic_LocalDifference) {
 838       macho::RelocationEntry MRE;
 839       MRE.Word0 = ((0         <<  0) |
 840                    (macho::RIT_Pair  << 24) |
 841                    (Log2Size  << 28) |
 842                    (IsPCRel   << 30) |
 843                    macho::RF_Scattered);
 844       MRE.Word1 = Value2;
 845       Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 846     }
 847
 848     macho::RelocationEntry MRE;
 849     MRE.Word0 = ((FixupOffset <<  0) |
 850                  (Type        << 24) |
 851                  (Log2Size    << 28) |
 852                  (IsPCRel     << 30) |
 853                  macho::RF_Scattered);
 854     MRE.Word1 = Value;
 855     Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 856   }
 857
 858   void RecordTLVPRelocation(const MCAssembler &Asm,
 859                             const MCAsmLayout &Layout,
 860                             const MCFragment *Fragment,
 861                             const MCFixup &Fixup, MCValue Target,
 862                             uint64_t &FixedValue) {
 863     assert(Target.getSymA()->getKind() == MCSymbolRefExpr::VK_TLVP &&
 864            !is64Bit() &&
 865            "Should only be called with a 32-bit TLVP relocation!");
 866
 867     unsigned Log2Size = getFixupKindLog2Size(Fixup.getKind());
 868     uint32_t Value = Layout.getFragmentOffset(Fragment)+Fixup.getOffset();
 869     unsigned IsPCRel = 0;
 870
 871     // Get the symbol data.
 872     MCSymbolData *SD_A = &Asm.getSymbolData(Target.getSymA()->getSymbol());
 873     unsigned Index = SD_A->getIndex();
 874
 875     // We're only going to have a second symbol in pic mode and it'll be a
 876     // subtraction from the picbase. For 32-bit pic the addend is the difference
 877     // between the picbase and the next address.  For 32-bit static the addend
 878     // is zero.
 879     if (Target.getSymB()) {
 880       // If this is a subtraction then we're pcrel.
 881       uint32_t FixupAddress =
 882         getFragmentAddress(Fragment, Layout) + Fixup.getOffset();
 883       MCSymbolData *SD_B = &Asm.getSymbolData(Target.getSymB()->getSymbol());
 884       IsPCRel = 1;
 885       FixedValue = (FixupAddress - getSymbolAddress(SD_B, Layout) +
 886                     Target.getConstant());
 887       FixedValue += 1ULL << Log2Size;
 888     } else {
 889       FixedValue = 0;
 890     }
 891
 892     // struct relocation_info (8 bytes)
 893     macho::RelocationEntry MRE;
 894     MRE.Word0 = Value;
 895     MRE.Word1 = ((Index                  <<  0) |
 896                  (IsPCRel                << 24) |
 897                  (Log2Size               << 25) |
 898                  (1                      << 27) | // Extern
 899                  (macho::RIT_Generic_TLV << 28)); // Type
 900     Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 901   }
 902
 903   static bool getARMFixupKindMachOInfo(unsigned Kind, bool &Is24BitBranch,
 904                                        unsigned &Log2Size) {
 905     Is24BitBranch = false;
 906     Log2Size = ~0U;
 907
 908     switch (Kind) {
 909     default:
 910       return false;
 911
 912     case FK_Data_1:
 913       Log2Size = llvm::Log2_32(1);
 914       return true;
 915     case FK_Data_2:
 916       Log2Size = llvm::Log2_32(2);
 917       return true;
 918     case FK_Data_4:
 919       Log2Size = llvm::Log2_32(4);
 920       return true;
 921     case FK_Data_8:
 922       Log2Size = llvm::Log2_32(8);
 923       return true;
 924
 925       // Handle 24-bit branch kinds.
 926     case ARM::fixup_arm_ldst_pcrel_12:
 927     case ARM::fixup_arm_pcrel_10:
 928     case ARM::fixup_arm_adr_pcrel_12:
 929     case ARM::fixup_arm_branch:
 930       Is24BitBranch = true;
 931       // Report as 'long', even though that is not quite accurate.
 932       Log2Size = llvm::Log2_32(4);
 933       return true;
 934     }
 935   }
 936   void RecordARMRelocation(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
 937                            const MCFragment *Fragment, const MCFixup &Fixup,
 938                            MCValue Target, uint64_t &FixedValue) {
 939     unsigned IsPCRel = isFixupKindPCRel(Asm, Fixup.getKind());
 940     unsigned Log2Size;
 941     bool Is24BitBranch;
 942     if (!getARMFixupKindMachOInfo(Fixup.getKind(), Is24BitBranch, Log2Size)) {
 943       report_fatal_error("unknown ARM fixup kind!");
 944       return;
 945     }
 946
 947     // If this is a difference or a defined symbol plus an offset, then we need
 948     // a scattered relocation entry.  Differences always require scattered
 949     // relocations.
 950     if (Target.getSymB())
 951         return RecordARMScatteredRelocation(Asm, Layout, Fragment, Fixup,
 952                                             Target, FixedValue);
 953
 954     // Get the symbol data, if any.
 955     MCSymbolData *SD = 0;
 956     if (Target.getSymA())
 957       SD = &Asm.getSymbolData(Target.getSymA()->getSymbol());
 958
 959     // FIXME: For other platforms, we need to use scattered relocations for
 960     // internal relocations with offsets.  If this is an internal relocation
 961     // with an offset, it also needs a scattered relocation entry.
 962     //
 963     // Is this right for ARM?
 964     uint32_t Offset = Target.getConstant();
 965     if (IsPCRel)
 966       Offset += 1 << Log2Size;
 967     if (Offset && SD && !doesSymbolRequireExternRelocation(SD))
 968       return RecordARMScatteredRelocation(Asm, Layout, Fragment, Fixup,
 969                                           Target, FixedValue);
 970
 971     // See <reloc.h>.
 972     uint32_t FixupOffset = Layout.getFragmentOffset(Fragment)+Fixup.getOffset();
 973     unsigned Index = 0;
 974     unsigned IsExtern = 0;
 975     unsigned Type = 0;
 976
 977     if (Target.isAbsolute()) { // constant
 978       // FIXME!
 979       report_fatal_error("FIXME: relocations to absolute targets "
 980                          "not yet implemented");
 981     } else if (SD->getSymbol().isVariable()) {
 982       int64_t Res;
 983       if (SD->getSymbol().getVariableValue()->EvaluateAsAbsolute(
 984             Res, Layout, SectionAddress)) {
 985         FixedValue = Res;
 986         return;
 987       }
 988
 989       report_fatal_error("unsupported relocation of variable '" +
 990                          SD->getSymbol().getName() + "'");
 991     } else {
 992       // Check whether we need an external or internal relocation.
 993       if (doesSymbolRequireExternRelocation(SD)) {
 994         IsExtern = 1;
 995         Index = SD->getIndex();
 996         // For external relocations, make sure to offset the fixup value to
 997         // compensate for the addend of the symbol address, if it was
 998         // undefined. This occurs with weak definitions, for example.
 999         if (!SD->Symbol->isUndefined())
1000           FixedValue -= Layout.getSymbolOffset(SD);
1001       } else {
1002         // The index is the section ordinal (1-based).
1003         Index = SD->getFragment()->getParent()->getOrdinal() + 1;
1004         FixedValue += getSectionAddress(SD->getFragment()->getParent());
1005       }
1006       if (IsPCRel)
1007         FixedValue -= getSectionAddress(Fragment->getParent());
1008
1009       // Determine the appropriate type based on the fixup kind.
1010       Type = Is24BitBranch ? (unsigned)macho::RIT_ARM_Branch24Bit :
1011         (unsigned)macho::RIT_Vanilla;
1012     }
1013
1014     // struct relocation_info (8 bytes)
1015     macho::RelocationEntry MRE;
1016     MRE.Word0 = FixupOffset;
1017     MRE.Word1 = ((Index     <<  0) |
1018                  (IsPCRel   << 24) |
1019                  (Log2Size  << 25) |
1020                  (IsExtern  << 27) |
1021                  (Type      << 28));
1022     Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
1023   }
1024
1025   void RecordRelocation(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
1026                         const MCFragment *Fragment, const MCFixup &Fixup,
1027                         MCValue Target, uint64_t &FixedValue) {
1028     // FIXME: These needs to be factored into the target Mach-O writer.
1029     if (isARM()) {
1030       RecordARMRelocation(Asm, Layout, Fragment, Fixup, Target, FixedValue);
1031       return;
1032     }
1033     if (is64Bit()) {
1034       RecordX86_64Relocation(Asm, Layout, Fragment, Fixup, Target, FixedValue);
1035       return;
1036     }
1037
1038     unsigned IsPCRel = isFixupKindPCRel(Asm, Fixup.getKind());
1039     unsigned Log2Size = getFixupKindLog2Size(Fixup.getKind());
1040
1041     // If this is a 32-bit TLVP reloc it's handled a bit differently.
1042     if (Target.getSymA() &&
1043         Target.getSymA()->getKind() == MCSymbolRefExpr::VK_TLVP) {
1044       RecordTLVPRelocation(Asm, Layout, Fragment, Fixup, Target, FixedValue);
1045       return;
1046     }
1047
1048     // If this is a difference or a defined symbol plus an offset, then we need
1049     // a scattered relocation entry.
1050     // Differences always require scattered relocations.
1051     if (Target.getSymB())
1052         return RecordScatteredRelocation(Asm, Layout, Fragment, Fixup,
1053                                          Target, FixedValue);
1054
1055     // Get the symbol data, if any.
1056     MCSymbolData *SD = 0;
1057     if (Target.getSymA())
1058       SD = &Asm.getSymbolData(Target.getSymA()->getSymbol());
1059
1060     // If this is an internal relocation with an offset, it also needs a
1061     // scattered relocation entry.
1062     uint32_t Offset = Target.getConstant();
1063     if (IsPCRel)
1064       Offset += 1 << Log2Size;
1065     if (Offset && SD && !doesSymbolRequireExternRelocation(SD))
1066       return RecordScatteredRelocation(Asm, Layout, Fragment, Fixup,
1067                                        Target, FixedValue);
1068
1069     // See <reloc.h>.
1070     uint32_t FixupOffset = Layout.getFragmentOffset(Fragment)+Fixup.getOffset();
1071     unsigned Index = 0;
1072     unsigned IsExtern = 0;
1073     unsigned Type = 0;
1074
1075     if (Target.isAbsolute()) { // constant
1076       // SymbolNum of 0 indicates the absolute section.
1077       //
1078       // FIXME: Currently, these are never generated (see code below). I cannot
1079       // find a case where they are actually emitted.
1080       Type = macho::RIT_Vanilla;
1081     } else if (SD->getSymbol().isVariable()) {
1082       int64_t Res;
1083       if (SD->getSymbol().getVariableValue()->EvaluateAsAbsolute(
1084             Res, Layout, SectionAddress)) {
1085         FixedValue = Res;
1086         return;
1087       }
1088
1089       report_fatal_error("unsupported relocation of variable '" +
1090                          SD->getSymbol().getName() + "'");
1091     } else {
1092       // Check whether we need an external or internal relocation.
1093       if (doesSymbolRequireExternRelocation(SD)) {
1094         IsExtern = 1;
1095         Index = SD->getIndex();
1096         // For external relocations, make sure to offset the fixup value to
1097         // compensate for the addend of the symbol address, if it was
1098         // undefined. This occurs with weak definitions, for example.
1099         if (!SD->Symbol->isUndefined())
1100           FixedValue -= Layout.getSymbolOffset(SD);
1101       } else {
1102         // The index is the section ordinal (1-based).
1103         Index = SD->getFragment()->getParent()->getOrdinal() + 1;
1104         FixedValue += getSectionAddress(SD->getFragment()->getParent());
1105       }
1106       if (IsPCRel)
1107         FixedValue -= getSectionAddress(Fragment->getParent());
1108
1109       Type = macho::RIT_Vanilla;
1110     }
1111
1112     // struct relocation_info (8 bytes)
1113     macho::RelocationEntry MRE;
1114     MRE.Word0 = FixupOffset;
1115     MRE.Word1 = ((Index     <<  0) |
1116                  (IsPCRel   << 24) |
1117                  (Log2Size  << 25) |
1118                  (IsExtern  << 27) |
1119                  (Type      << 28));
1120     Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
1121   }
1122
1123   void BindIndirectSymbols(MCAssembler &Asm) {
1124     // This is the point where 'as' creates actual symbols for indirect symbols
1125     // (in the following two passes). It would be easier for us to do this
1126     // sooner when we see the attribute, but that makes getting the order in the
1127     // symbol table much more complicated than it is worth.
1128     //
1129     // FIXME: Revisit this when the dust settles.
1130
1131     // Bind non lazy symbol pointers first.
1132     unsigned IndirectIndex = 0;
1133     for (MCAssembler::indirect_symbol_iterator it = Asm.indirect_symbol_begin(),
1134            ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it, ++IndirectIndex) {
1135       const MCSectionMachO &Section =
1136         cast<MCSectionMachO>(it->SectionData->getSection());
1137
1138       if (Section.getType() != MCSectionMachO::S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS)
1139         continue;
1140
1141       // Initialize the section indirect symbol base, if necessary.
1142       if (!IndirectSymBase.count(it->SectionData))
1143         IndirectSymBase[it->SectionData] = IndirectIndex;
1144
1145       Asm.getOrCreateSymbolData(*it->Symbol);
1146     }
1147
1148     // Then lazy symbol pointers and symbol stubs.
1149     IndirectIndex = 0;
1150     for (MCAssembler::indirect_symbol_iterator it = Asm.indirect_symbol_begin(),
1151            ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it, ++IndirectIndex) {
1152       const MCSectionMachO &Section =
1153         cast<MCSectionMachO>(it->SectionData->getSection());
1154
1155       if (Section.getType() != MCSectionMachO::S_LAZY_SYMBOL_POINTERS &&
1156           Section.getType() != MCSectionMachO::S_SYMBOL_STUBS)
1157         continue;
1158
1159       // Initialize the section indirect symbol base, if necessary.
1160       if (!IndirectSymBase.count(it->SectionData))
1161         IndirectSymBase[it->SectionData] = IndirectIndex;
1162
1163       // Set the symbol type to undefined lazy, but only on construction.
1164       //
1165       // FIXME: Do not hardcode.
1166       bool Created;
1167       MCSymbolData &Entry = Asm.getOrCreateSymbolData(*it->Symbol, &Created);
1168       if (Created)
1169         Entry.setFlags(Entry.getFlags() | 0x0001);
1170     }
1171   }
1172
1173   /// ComputeSymbolTable - Compute the symbol table data
1174   ///
1175   /// \param StringTable [out] - The string table data.
1176   /// \param StringIndexMap [out] - Map from symbol names to offsets in the
1177   /// string table.
1178   void ComputeSymbolTable(MCAssembler &Asm, SmallString<256> &StringTable,
1179                           std::vector<MachSymbolData> &LocalSymbolData,
1180                           std::vector<MachSymbolData> &ExternalSymbolData,
1181                           std::vector<MachSymbolData> &UndefinedSymbolData) {
1182     // Build section lookup table.
1183     DenseMap<const MCSection*, uint8_t> SectionIndexMap;
1184     unsigned Index = 1;
1185     for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(),
1186            ie = Asm.end(); it != ie; ++it, ++Index)
1187       SectionIndexMap[&it->getSection()] = Index;
1188     assert(Index <= 256 && "Too many sections!");
1189
1190     // Index 0 is always the empty string.
1191     StringMap<uint64_t> StringIndexMap;
1192     StringTable += '\x00';
1193
1194     // Build the symbol arrays and the string table, but only for non-local
1195     // symbols.
1196     //
1197     // The particular order that we collect the symbols and create the string
1198     // table, then sort the symbols is chosen to match 'as'. Even though it
1199     // doesn't matter for correctness, this is important for letting us diff .o
1200     // files.
1201     for (MCAssembler::symbol_iterator it = Asm.symbol_begin(),
1202            ie = Asm.symbol_end(); it != ie; ++it) {
1203       const MCSymbol &Symbol = it->getSymbol();
1204
1205       // Ignore non-linker visible symbols.
1206       if (!Asm.isSymbolLinkerVisible(it->getSymbol()))
1207         continue;
1208
1209       if (!it->isExternal() && !Symbol.isUndefined())
1210         continue;
1211
1212       uint64_t &Entry = StringIndexMap[Symbol.getName()];
1213       if (!Entry) {
1214         Entry = StringTable.size();
1215         StringTable += Symbol.getName();
1216         StringTable += '\x00';
1217       }
1218
1219       MachSymbolData MSD;
1220       MSD.SymbolData = it;
1221       MSD.StringIndex = Entry;
1222
1223       if (Symbol.isUndefined()) {
1224         MSD.SectionIndex = 0;
1225         UndefinedSymbolData.push_back(MSD);
1226       } else if (Symbol.isAbsolute()) {
1227         MSD.SectionIndex = 0;
1228         ExternalSymbolData.push_back(MSD);
1229       } else {
1230         MSD.SectionIndex = SectionIndexMap.lookup(&Symbol.getSection());
1231         assert(MSD.SectionIndex && "Invalid section index!");
1232         ExternalSymbolData.push_back(MSD);
1233       }
1234     }
1235
1236     // Now add the data for local symbols.
1237     for (MCAssembler::symbol_iterator it = Asm.symbol_begin(),
1238            ie = Asm.symbol_end(); it != ie; ++it) {
1239       const MCSymbol &Symbol = it->getSymbol();
1240
1241       // Ignore non-linker visible symbols.
1242       if (!Asm.isSymbolLinkerVisible(it->getSymbol()))
1243         continue;
1244
1245       if (it->isExternal() || Symbol.isUndefined())
1246         continue;
1247
1248       uint64_t &Entry = StringIndexMap[Symbol.getName()];
1249       if (!Entry) {
1250         Entry = StringTable.size();
1251         StringTable += Symbol.getName();
1252         StringTable += '\x00';
1253       }
1254
1255       MachSymbolData MSD;
1256       MSD.SymbolData = it;
1257       MSD.StringIndex = Entry;
1258
1259       if (Symbol.isAbsolute()) {
1260         MSD.SectionIndex = 0;
1261         LocalSymbolData.push_back(MSD);
1262       } else {
1263         MSD.SectionIndex = SectionIndexMap.lookup(&Symbol.getSection());
1264         assert(MSD.SectionIndex && "Invalid section index!");
1265         LocalSymbolData.push_back(MSD);
1266       }
1267     }
1268
1269     // External and undefined symbols are required to be in lexicographic order.
1270     std::sort(ExternalSymbolData.begin(), ExternalSymbolData.end());
1271     std::sort(UndefinedSymbolData.begin(), UndefinedSymbolData.end());
1272
1273     // Set the symbol indices.
1274     Index = 0;
1275     for (unsigned i = 0, e = LocalSymbolData.size(); i != e; ++i)
1276       LocalSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
1277     for (unsigned i = 0, e = ExternalSymbolData.size(); i != e; ++i)
1278       ExternalSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
1279     for (unsigned i = 0, e = UndefinedSymbolData.size(); i != e; ++i)
1280       UndefinedSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
1281
1282     // The string table is padded to a multiple of 4.
1283     while (StringTable.size() % 4)
1284       StringTable += '\x00';
1285   }
1286
1287   void computeSectionAddresses(const MCAssembler &Asm,
1288                                const MCAsmLayout &Layout) {
1289     uint64_t StartAddress = 0;
1290     const SmallVectorImpl<MCSectionData*> &Order = Layout.getSectionOrder();
1291     for (int i = 0, n = Order.size(); i != n ; ++i) {
1292       const MCSectionData *SD = Order[i];
1293       StartAddress = RoundUpToAlignment(StartAddress, SD->getAlignment());
1294       SectionAddress[SD] = StartAddress;
1295       StartAddress += Layout.getSectionAddressSize(SD);
1296       // Explicitly pad the section to match the alignment requirements of the
1297       // following one. This is for 'gas' compatibility, it shouldn't
1298       /// strictly be necessary.
1299       StartAddress += getPaddingSize(SD, Layout);
1300     }
1301   }
1302
1303   void ExecutePostLayoutBinding(MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout) {
1304     computeSectionAddresses(Asm, Layout);
1305
1306     // Create symbol data for any indirect symbols.
1307     BindIndirectSymbols(Asm);
1308
1309     // Compute symbol table information and bind symbol indices.
1310     ComputeSymbolTable(Asm, StringTable, LocalSymbolData, ExternalSymbolData,
1311                        UndefinedSymbolData);
1312   }
1313
1314   bool IsSymbolRefDifferenceFullyResolved(const MCAssembler &Asm,
1315                                           const MCSymbolRefExpr *A,
1316                                           const MCSymbolRefExpr *B,
1317                                           bool InSet) const {
1318     if (InSet)
1319       return true;
1320
1321     if (!TargetObjectWriter->useAggressiveSymbolFolding())
1322       return false;
1323
1324     // The effective address is
1325     //     addr(atom(A)) + offset(A)
1326     //   - addr(atom(B)) - offset(B)
1327     // and the offsets are not relocatable, so the fixup is fully resolved when
1328     //  addr(atom(A)) - addr(atom(B)) == 0.
1329     const MCSymbolData *A_Base = 0, *B_Base = 0;
1330
1331     // Modified symbol references cannot be resolved.
1332     if (A->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None ||
1333         B->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None)
1334       return false;
1335
1336     A_Base = Asm.getAtom(&Asm.getSymbolData(A->getSymbol()));
1337     if (!A_Base)
1338       return false;
1339
1340     B_Base = Asm.getAtom(&Asm.getSymbolData(B->getSymbol()));
1341     if (!B_Base)
1342       return false;
1343
1344     // If the atoms are the same, they are guaranteed to have the same address.
1345     if (A_Base == B_Base)
1346       return true;
1347
1348     // Otherwise, we can't prove this is fully resolved.
1349     return false;
1350   }
1351
1352   bool IsFixupFullyResolved(const MCAssembler &Asm,
1353                             const MCValue Target,
1354                             bool IsPCRel,
1355                             const MCFragment *DF) const {
1356     // Otherwise, determine whether this value is actually resolved; scattering
1357     // may cause atoms to move.
1358
1359     // Check if we are using the "simple" resolution algorithm (e.g.,
1360     // i386).
1361     if (!Asm.getBackend().hasReliableSymbolDifference()) {
1362       const MCSection *BaseSection = 0;
1363       if (IsPCRel)
1364         BaseSection = &DF->getParent()->getSection();
1365
1366       return isScatteredFixupFullyResolvedSimple(Asm, Target, BaseSection);
1367     }
1368
1369     // Otherwise, compute the proper answer as reliably as possible.
1370
1371     // If this is a PCrel relocation, find the base atom (identified by its
1372     // symbol) that the fixup value is relative to.
1373     const MCSymbolData *BaseSymbol = 0;
1374     if (IsPCRel) {
1375       BaseSymbol = DF->getAtom();
1376       if (!BaseSymbol)
1377         return false;
1378     }
1379
1380     return isScatteredFixupFullyResolved(Asm, Target, BaseSymbol);
1381   }
1382
1383   void WriteObject(MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout) {
1384     unsigned NumSections = Asm.size();
1385
1386     // The section data starts after the header, the segment load command (and
1387     // section headers) and the symbol table.
1388     unsigned NumLoadCommands = 1;
1389     uint64_t LoadCommandsSize = is64Bit() ?
1390       macho::SegmentLoadCommand64Size + NumSections * macho::Section64Size :
1391       macho::SegmentLoadCommand32Size + NumSections * macho::Section32Size;
1392
1393     // Add the symbol table load command sizes, if used.
1394     unsigned NumSymbols = LocalSymbolData.size() + ExternalSymbolData.size() +
1395       UndefinedSymbolData.size();
1396     if (NumSymbols) {
1397       NumLoadCommands += 2;
1398       LoadCommandsSize += (macho::SymtabLoadCommandSize +
1399                            macho::DysymtabLoadCommandSize);
1400     }
1401
1402     // Compute the total size of the section data, as well as its file size and
1403     // vm size.
1404     uint64_t SectionDataStart = (is64Bit() ? macho::Header64Size :
1405                                  macho::Header32Size) + LoadCommandsSize;
1406     uint64_t SectionDataSize = 0;
1407     uint64_t SectionDataFileSize = 0;
1408     uint64_t VMSize = 0;
1409     for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
1410            ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
1411       const MCSectionData &SD = *it;
1412       uint64_t Address = getSectionAddress(&SD);
1413       uint64_t Size = Layout.getSectionAddressSize(&SD);
1414       uint64_t FileSize = Layout.getSectionFileSize(&SD);
1415       FileSize += getPaddingSize(&SD, Layout);
1416
1417       VMSize = std::max(VMSize, Address + Size);
1418
1419       if (SD.getSection().isVirtualSection())
1420         continue;
1421
1422       SectionDataSize = std::max(SectionDataSize, Address + Size);
1423       SectionDataFileSize = std::max(SectionDataFileSize, Address + FileSize);
1424     }
1425
1426     // The section data is padded to 4 bytes.
1427     //
1428     // FIXME: Is this machine dependent?
1429     unsigned SectionDataPadding = OffsetToAlignment(SectionDataFileSize, 4);
1430     SectionDataFileSize += SectionDataPadding;
1431
1432     // Write the prolog, starting with the header and load command...
1433     WriteHeader(NumLoadCommands, LoadCommandsSize,
1434                 Asm.getSubsectionsViaSymbols());
1435     WriteSegmentLoadCommand(NumSections, VMSize,
1436                             SectionDataStart, SectionDataSize);
1437
1438     // ... and then the section headers.
1439     uint64_t RelocTableEnd = SectionDataStart + SectionDataFileSize;
1440     for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
1441            ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
1442       std::vector<macho::RelocationEntry> &Relocs = Relocations[it];
1443       unsigned NumRelocs = Relocs.size();
1444       uint64_t SectionStart = SectionDataStart + getSectionAddress(it);
1445       WriteSection(Asm, Layout, *it, SectionStart, RelocTableEnd, NumRelocs);
1446       RelocTableEnd += NumRelocs * macho::RelocationInfoSize;
1447     }
1448
1449     // Write the symbol table load command, if used.
1450     if (NumSymbols) {
1451       unsigned FirstLocalSymbol = 0;
1452       unsigned NumLocalSymbols = LocalSymbolData.size();
1453       unsigned FirstExternalSymbol = FirstLocalSymbol + NumLocalSymbols;
1454       unsigned NumExternalSymbols = ExternalSymbolData.size();
1455       unsigned FirstUndefinedSymbol = FirstExternalSymbol + NumExternalSymbols;
1456       unsigned NumUndefinedSymbols = UndefinedSymbolData.size();
1457       unsigned NumIndirectSymbols = Asm.indirect_symbol_size();
1458       unsigned NumSymTabSymbols =
1459         NumLocalSymbols + NumExternalSymbols + NumUndefinedSymbols;
1460       uint64_t IndirectSymbolSize = NumIndirectSymbols * 4;
1461       uint64_t IndirectSymbolOffset = 0;
1462
1463       // If used, the indirect symbols are written after the section data.
1464       if (NumIndirectSymbols)
1465         IndirectSymbolOffset = RelocTableEnd;
1466
1467       // The symbol table is written after the indirect symbol data.
1468       uint64_t SymbolTableOffset = RelocTableEnd + IndirectSymbolSize;
1469
1470       // The string table is written after symbol table.
1471       uint64_t StringTableOffset =
1472         SymbolTableOffset + NumSymTabSymbols * (is64Bit() ? macho::Nlist64Size :
1473                                                 macho::Nlist32Size);
1474       WriteSymtabLoadCommand(SymbolTableOffset, NumSymTabSymbols,
1475                              StringTableOffset, StringTable.size());
1476
1477       WriteDysymtabLoadCommand(FirstLocalSymbol, NumLocalSymbols,
1478                                FirstExternalSymbol, NumExternalSymbols,
1479                                FirstUndefinedSymbol, NumUndefinedSymbols,
1480                                IndirectSymbolOffset, NumIndirectSymbols);
1481     }
1482
1483     // Write the actual section data.
1484     for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
1485            ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
1486       Asm.WriteSectionData(it, Layout);
1487
1488       uint64_t Pad = getPaddingSize(it, Layout);
1489       for (unsigned int i = 0; i < Pad; ++i)
1490         Write8(0);
1491     }
1492
1493     // Write the extra padding.
1494     WriteZeros(SectionDataPadding);
1495
1496     // Write the relocation entries.
1497     for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
1498            ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
1499       // Write the section relocation entries, in reverse order to match 'as'
1500       // (approximately, the exact algorithm is more complicated than this).
1501       std::vector<macho::RelocationEntry> &Relocs = Relocations[it];
1502       for (unsigned i = 0, e = Relocs.size(); i != e; ++i) {
1503         Write32(Relocs[e - i - 1].Word0);
1504         Write32(Relocs[e - i - 1].Word1);
1505       }
1506     }
1507
1508     // Write the symbol table data, if used.
1509     if (NumSymbols) {
1510       // Write the indirect symbol entries.
1511       for (MCAssembler::const_indirect_symbol_iterator
1512              it = Asm.indirect_symbol_begin(),
1513              ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it) {
1514         // Indirect symbols in the non lazy symbol pointer section have some
1515         // special handling.
1516         const MCSectionMachO &Section =
1517           static_cast<const MCSectionMachO&>(it->SectionData->getSection());
1518         if (Section.getType() == MCSectionMachO::S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS) {
1519           // If this symbol is defined and internal, mark it as such.
1520           if (it->Symbol->isDefined() &&
1521               !Asm.getSymbolData(*it->Symbol).isExternal()) {
1522             uint32_t Flags = macho::ISF_Local;
1523             if (it->Symbol->isAbsolute())
1524               Flags |= macho::ISF_Absolute;
1525             Write32(Flags);
1526             continue;
1527           }
1528         }
1529
1530         Write32(Asm.getSymbolData(*it->Symbol).getIndex());
1531       }
1532
1533       // FIXME: Check that offsets match computed ones.
1534
1535       // Write the symbol table entries.
1536       for (unsigned i = 0, e = LocalSymbolData.size(); i != e; ++i)
1537         WriteNlist(LocalSymbolData[i], Layout);
1538       for (unsigned i = 0, e = ExternalSymbolData.size(); i != e; ++i)
1539         WriteNlist(ExternalSymbolData[i], Layout);
1540       for (unsigned i = 0, e = UndefinedSymbolData.size(); i != e; ++i)
1541         WriteNlist(UndefinedSymbolData[i], Layout);
1542
1543       // Write the string table.
1544       OS << StringTable.str();
1545     }
1546   }
1547 };
1548
1549 }
1550
1551 MCObjectWriter *llvm::createMachObjectWriter(MCMachObjectTargetWriter *MOTW,
1552                                              raw_ostream &OS,
1553                                              bool IsLittleEndian) {
1554   return new MachObjectWriter(MOTW, OS, IsLittleEndian);
1555 }