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/ADT/StringMap.h"
  11 #include "llvm/ADT/Twine.h"
  12 #include "llvm/MC/MCAssembler.h"
  13 #include "llvm/MC/MCAsmLayout.h"
  14 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
  15 #include "llvm/MC/MCObjectWriter.h"
  16 #include "llvm/MC/MCSectionMachO.h"
  17 #include "llvm/MC/MCSymbol.h"
  18 #include "llvm/MC/MCMachOSymbolFlags.h"
  19 #include "llvm/MC/MCValue.h"
  20 #include "llvm/Object/MachOFormat.h"
  21 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  22 #include "llvm/Target/TargetAsmBackend.h"
  23
  24 // FIXME: Gross.
  25 #include "../Target/X86/X86FixupKinds.h"
  26
  27 #include <vector>
  28 using namespace llvm;
  29 using namespace llvm::object;
  30
  31 // FIXME: this has been copied from (or to) X86AsmBackend.cpp
  32 static unsigned getFixupKindLog2Size(unsigned Kind) {
  33   switch (Kind) {
  34   default: llvm_unreachable("invalid fixup kind!");
  35   case X86::reloc_pcrel_1byte:
  36   case FK_Data_1: return 0;
  37   case X86::reloc_pcrel_2byte:
  38   case FK_Data_2: return 1;
  39   case X86::reloc_pcrel_4byte:
  40   case X86::reloc_riprel_4byte:
  41   case X86::reloc_riprel_4byte_movq_load:
  42   case X86::reloc_signed_4byte:
  43   case FK_Data_4: return 2;
  44   case FK_Data_8: return 3;
  45   }
  46 }
  47
  48 static bool isFixupKindPCRel(unsigned Kind) {
  49   switch (Kind) {
  50   default:
  51     return false;
  52   case X86::reloc_pcrel_1byte:
  53   case X86::reloc_pcrel_2byte:
  54   case X86::reloc_pcrel_4byte:
  55   case X86::reloc_riprel_4byte:
  56   case X86::reloc_riprel_4byte_movq_load:
  57     return true;
  58   }
  59 }
  60
  61 static bool isFixupKindRIPRel(unsigned Kind) {
  62   return Kind == X86::reloc_riprel_4byte ||
  63     Kind == X86::reloc_riprel_4byte_movq_load;
  64 }
  65
  66 static bool doesSymbolRequireExternRelocation(MCSymbolData *SD) {
  67   // Undefined symbols are always extern.
  68   if (SD->Symbol->isUndefined())
  69     return true;
  70
  71   // References to weak definitions require external relocation entries; the
  72   // definition may not always be the one in the same object file.
  73   if (SD->getFlags() & SF_WeakDefinition)
  74     return true;
  75
  76   // Otherwise, we can use an internal relocation.
  77   return false;
  78 }
  79
  80 static bool isScatteredFixupFullyResolved(const MCAssembler &Asm,
  81                                           const MCValue Target,
  82                                           const MCSymbolData *BaseSymbol) {
  83   // The effective fixup address is
  84   //     addr(atom(A)) + offset(A)
  85   //   - addr(atom(B)) - offset(B)
  86   //   - addr(BaseSymbol) + <fixup offset from base symbol>
  87   // and the offsets are not relocatable, so the fixup is fully resolved when
  88   //  addr(atom(A)) - addr(atom(B)) - addr(BaseSymbol) == 0.
  89   //
  90   // Note that "false" is almost always conservatively correct (it means we emit
  91   // a relocation which is unnecessary), except when it would force us to emit a
  92   // relocation which the target cannot encode.
  93
  94   const MCSymbolData *A_Base = 0, *B_Base = 0;
  95   if (const MCSymbolRefExpr *A = Target.getSymA()) {
  96     // Modified symbol references cannot be resolved.
  97     if (A->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None)
  98       return false;
  99
 100     A_Base = Asm.getAtom(&Asm.getSymbolData(A->getSymbol()));
 101     if (!A_Base)
 102       return false;
 103   }
 104
 105   if (const MCSymbolRefExpr *B = Target.getSymB()) {
 106     // Modified symbol references cannot be resolved.
 107     if (B->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None)
 108       return false;
 109
 110     B_Base = Asm.getAtom(&Asm.getSymbolData(B->getSymbol()));
 111     if (!B_Base)
 112       return false;
 113   }
 114
 115   // If there is no base, A and B have to be the same atom for this fixup to be
 116   // fully resolved.
 117   if (!BaseSymbol)
 118     return A_Base == B_Base;
 119
 120   // Otherwise, B must be missing and A must be the base.
 121   return !B_Base && BaseSymbol == A_Base;
 122 }
 123
 124 static bool isScatteredFixupFullyResolvedSimple(const MCAssembler &Asm,
 125                                                 const MCValue Target,
 126                                                 const MCSection *BaseSection) {
 127   // The effective fixup address is
 128   //     addr(atom(A)) + offset(A)
 129   //   - addr(atom(B)) - offset(B)
 130   //   - addr(<base symbol>) + <fixup offset from base symbol>
 131   // and the offsets are not relocatable, so the fixup is fully resolved when
 132   //  addr(atom(A)) - addr(atom(B)) - addr(<base symbol>)) == 0.
 133   //
 134   // The simple (Darwin, except on x86_64) way of dealing with this was to
 135   // assume that any reference to a temporary symbol *must* be a temporary
 136   // symbol in the same atom, unless the sections differ. Therefore, any PCrel
 137   // relocation to a temporary symbol (in the same section) is fully
 138   // resolved. This also works in conjunction with absolutized .set, which
 139   // requires the compiler to use .set to absolutize the differences between
 140   // symbols which the compiler knows to be assembly time constants, so we don't
 141   // need to worry about considering symbol differences fully resolved.
 142
 143   // Non-relative fixups are only resolved if constant.
 144   if (!BaseSection)
 145     return Target.isAbsolute();
 146
 147   // Otherwise, relative fixups are only resolved if not a difference and the
 148   // target is a temporary in the same section.
 149   if (Target.isAbsolute() || Target.getSymB())
 150     return false;
 151
 152   const MCSymbol *A = &Target.getSymA()->getSymbol();
 153   if (!A->isTemporary() || !A->isInSection() ||
 154       &A->getSection() != BaseSection)
 155     return false;
 156
 157   return true;
 158 }
 159
 160 namespace {
 161
 162 class MachObjectWriter : public MCObjectWriter {
 163   // See <mach-o/loader.h>.
 164   enum HeaderFileType {
 165     HFT_Object = 0x1
 166   };
 167
 168   enum HeaderFlags {
 169     HF_SubsectionsViaSymbols = 0x2000
 170   };
 171
 172   enum LoadCommandType {
 173     LCT_Segment = 0x1,
 174     LCT_Symtab = 0x2,
 175     LCT_Dysymtab = 0xb,
 176     LCT_Segment64 = 0x19
 177   };
 178
 179   // See <mach-o/nlist.h>.
 180   enum SymbolTypeType {
 181     STT_Undefined = 0x00,
 182     STT_Absolute  = 0x02,
 183     STT_Section   = 0x0e
 184   };
 185
 186   enum SymbolTypeFlags {
 187     // If any of these bits are set, then the entry is a stab entry number (see
 188     // <mach-o/stab.h>. Otherwise the other masks apply.
 189     STF_StabsEntryMask = 0xe0,
 190
 191     STF_TypeMask       = 0x0e,
 192     STF_External       = 0x01,
 193     STF_PrivateExtern  = 0x10
 194   };
 195
 196   /// IndirectSymbolFlags - Flags for encoding special values in the indirect
 197   /// symbol entry.
 198   enum IndirectSymbolFlags {
 199     ISF_Local    = 0x80000000,
 200     ISF_Absolute = 0x40000000
 201   };
 202
 203   /// RelocationFlags - Special flags for addresses.
 204   enum RelocationFlags {
 205     RF_Scattered = 0x80000000
 206   };
 207
 208   enum RelocationInfoType {
 209     RIT_Vanilla             = 0,
 210     RIT_Pair                = 1,
 211     RIT_Difference          = 2,
 212     RIT_PreboundLazyPointer = 3,
 213     RIT_LocalDifference     = 4,
 214     RIT_TLV                 = 5
 215   };
 216
 217   /// X86_64 uses its own relocation types.
 218   enum RelocationInfoTypeX86_64 {
 219     RIT_X86_64_Unsigned   = 0,
 220     RIT_X86_64_Signed     = 1,
 221     RIT_X86_64_Branch     = 2,
 222     RIT_X86_64_GOTLoad    = 3,
 223     RIT_X86_64_GOT        = 4,
 224     RIT_X86_64_Subtractor = 5,
 225     RIT_X86_64_Signed1    = 6,
 226     RIT_X86_64_Signed2    = 7,
 227     RIT_X86_64_Signed4    = 8,
 228     RIT_X86_64_TLV        = 9
 229   };
 230
 231   /// MachSymbolData - Helper struct for containing some precomputed information
 232   /// on symbols.
 233   struct MachSymbolData {
 234     MCSymbolData *SymbolData;
 235     uint64_t StringIndex;
 236     uint8_t SectionIndex;
 237
 238     // Support lexicographic sorting.
 239     bool operator<(const MachSymbolData &RHS) const {
 240       return SymbolData->getSymbol().getName() <
 241              RHS.SymbolData->getSymbol().getName();
 242     }
 243   };
 244
 245   /// @name Relocation Data
 246   /// @{
 247
 248   struct MachRelocationEntry {
 249     uint32_t Word0;
 250     uint32_t Word1;
 251   };
 252
 253   llvm::DenseMap<const MCSectionData*,
 254                  std::vector<MachRelocationEntry> > Relocations;
 255   llvm::DenseMap<const MCSectionData*, unsigned> IndirectSymBase;
 256
 257   /// @}
 258   /// @name Symbol Table Data
 259   /// @{
 260
 261   SmallString<256> StringTable;
 262   std::vector<MachSymbolData> LocalSymbolData;
 263   std::vector<MachSymbolData> ExternalSymbolData;
 264   std::vector<MachSymbolData> UndefinedSymbolData;
 265
 266   /// @}
 267
 268   unsigned Is64Bit : 1;
 269
 270   uint32_t CPUType;
 271   uint32_t CPUSubtype;
 272
 273 public:
 274   MachObjectWriter(raw_ostream &_OS,
 275                    bool _Is64Bit, uint32_t _CPUType, uint32_t _CPUSubtype,
 276                    bool _IsLittleEndian)
 277     : MCObjectWriter(_OS, _IsLittleEndian),
 278       Is64Bit(_Is64Bit), CPUType(_CPUType), CPUSubtype(_CPUSubtype) {
 279   }
 280
 281   void WriteHeader(unsigned NumLoadCommands, unsigned LoadCommandsSize,
 282                    bool SubsectionsViaSymbols) {
 283     uint32_t Flags = 0;
 284
 285     if (SubsectionsViaSymbols)
 286       Flags |= HF_SubsectionsViaSymbols;
 287
 288     // struct mach_header (28 bytes) or
 289     // struct mach_header_64 (32 bytes)
 290
 291     uint64_t Start = OS.tell();
 292     (void) Start;
 293
 294     Write32(Is64Bit ? macho::HM_Object64 : macho::HM_Object32);
 295
 296     Write32(CPUType);
 297     Write32(CPUSubtype);
 298
 299     Write32(HFT_Object);
 300     Write32(NumLoadCommands);    // Object files have a single load command, the
 301                                  // segment.
 302     Write32(LoadCommandsSize);
 303     Write32(Flags);
 304     if (Is64Bit)
 305       Write32(0); // reserved
 306
 307     assert(OS.tell() - Start == Is64Bit ?
 308            macho::Header64Size : macho::Header32Size);
 309   }
 310
 311   /// WriteSegmentLoadCommand - Write a segment load command.
 312   ///
 313   /// \arg NumSections - The number of sections in this segment.
 314   /// \arg SectionDataSize - The total size of the sections.
 315   void WriteSegmentLoadCommand(unsigned NumSections,
 316                                uint64_t VMSize,
 317                                uint64_t SectionDataStartOffset,
 318                                uint64_t SectionDataSize) {
 319     // struct segment_command (56 bytes) or
 320     // struct segment_command_64 (72 bytes)
 321
 322     uint64_t Start = OS.tell();
 323     (void) Start;
 324
 325     unsigned SegmentLoadCommandSize = Is64Bit ? macho::SegmentLoadCommand64Size:
 326       macho::SegmentLoadCommand32Size;
 327     Write32(Is64Bit ? LCT_Segment64 : LCT_Segment);
 328     Write32(SegmentLoadCommandSize +
 329             NumSections * (Is64Bit ? macho::Section64Size :
 330                            macho::Section32Size));
 331
 332     WriteBytes("", 16);
 333     if (Is64Bit) {
 334       Write64(0); // vmaddr
 335       Write64(VMSize); // vmsize
 336       Write64(SectionDataStartOffset); // file offset
 337       Write64(SectionDataSize); // file size
 338     } else {
 339       Write32(0); // vmaddr
 340       Write32(VMSize); // vmsize
 341       Write32(SectionDataStartOffset); // file offset
 342       Write32(SectionDataSize); // file size
 343     }
 344     Write32(0x7); // maxprot
 345     Write32(0x7); // initprot
 346     Write32(NumSections);
 347     Write32(0); // flags
 348
 349     assert(OS.tell() - Start == SegmentLoadCommandSize);
 350   }
 351
 352   void WriteSection(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
 353                     const MCSectionData &SD, uint64_t FileOffset,
 354                     uint64_t RelocationsStart, unsigned NumRelocations) {
 355     uint64_t SectionSize = Layout.getSectionSize(&SD);
 356
 357     // The offset is unused for virtual sections.
 358     if (SD.getSection().isVirtualSection()) {
 359       assert(Layout.getSectionFileSize(&SD) == 0 && "Invalid file size!");
 360       FileOffset = 0;
 361     }
 362
 363     // struct section (68 bytes) or
 364     // struct section_64 (80 bytes)
 365
 366     uint64_t Start = OS.tell();
 367     (void) Start;
 368
 369     const MCSectionMachO &Section = cast<MCSectionMachO>(SD.getSection());
 370     WriteBytes(Section.getSectionName(), 16);
 371     WriteBytes(Section.getSegmentName(), 16);
 372     if (Is64Bit) {
 373       Write64(Layout.getSectionAddress(&SD)); // address
 374       Write64(SectionSize); // size
 375     } else {
 376       Write32(Layout.getSectionAddress(&SD)); // address
 377       Write32(SectionSize); // size
 378     }
 379     Write32(FileOffset);
 380
 381     unsigned Flags = Section.getTypeAndAttributes();
 382     if (SD.hasInstructions())
 383       Flags |= MCSectionMachO::S_ATTR_SOME_INSTRUCTIONS;
 384
 385     assert(isPowerOf2_32(SD.getAlignment()) && "Invalid alignment!");
 386     Write32(Log2_32(SD.getAlignment()));
 387     Write32(NumRelocations ? RelocationsStart : 0);
 388     Write32(NumRelocations);
 389     Write32(Flags);
 390     Write32(IndirectSymBase.lookup(&SD)); // reserved1
 391     Write32(Section.getStubSize()); // reserved2
 392     if (Is64Bit)
 393       Write32(0); // reserved3
 394
 395     assert(OS.tell() - Start == Is64Bit ? macho::Section64Size :
 396            macho::Section32Size);
 397   }
 398
 399   void WriteSymtabLoadCommand(uint32_t SymbolOffset, uint32_t NumSymbols,
 400                               uint32_t StringTableOffset,
 401                               uint32_t StringTableSize) {
 402     // struct symtab_command (24 bytes)
 403
 404     uint64_t Start = OS.tell();
 405     (void) Start;
 406
 407     Write32(LCT_Symtab);
 408     Write32(macho::SymtabLoadCommandSize);
 409     Write32(SymbolOffset);
 410     Write32(NumSymbols);
 411     Write32(StringTableOffset);
 412     Write32(StringTableSize);
 413
 414     assert(OS.tell() - Start == macho::SymtabLoadCommandSize);
 415   }
 416
 417   void WriteDysymtabLoadCommand(uint32_t FirstLocalSymbol,
 418                                 uint32_t NumLocalSymbols,
 419                                 uint32_t FirstExternalSymbol,
 420                                 uint32_t NumExternalSymbols,
 421                                 uint32_t FirstUndefinedSymbol,
 422                                 uint32_t NumUndefinedSymbols,
 423                                 uint32_t IndirectSymbolOffset,
 424                                 uint32_t NumIndirectSymbols) {
 425     // struct dysymtab_command (80 bytes)
 426
 427     uint64_t Start = OS.tell();
 428     (void) Start;
 429
 430     Write32(LCT_Dysymtab);
 431     Write32(macho::DysymtabLoadCommandSize);
 432     Write32(FirstLocalSymbol);
 433     Write32(NumLocalSymbols);
 434     Write32(FirstExternalSymbol);
 435     Write32(NumExternalSymbols);
 436     Write32(FirstUndefinedSymbol);
 437     Write32(NumUndefinedSymbols);
 438     Write32(0); // tocoff
 439     Write32(0); // ntoc
 440     Write32(0); // modtaboff
 441     Write32(0); // nmodtab
 442     Write32(0); // extrefsymoff
 443     Write32(0); // nextrefsyms
 444     Write32(IndirectSymbolOffset);
 445     Write32(NumIndirectSymbols);
 446     Write32(0); // extreloff
 447     Write32(0); // nextrel
 448     Write32(0); // locreloff
 449     Write32(0); // nlocrel
 450
 451     assert(OS.tell() - Start == macho::DysymtabLoadCommandSize);
 452   }
 453
 454   void WriteNlist(MachSymbolData &MSD, const MCAsmLayout &Layout) {
 455     MCSymbolData &Data = *MSD.SymbolData;
 456     const MCSymbol &Symbol = Data.getSymbol();
 457     uint8_t Type = 0;
 458     uint16_t Flags = Data.getFlags();
 459     uint32_t Address = 0;
 460
 461     // Set the N_TYPE bits. See <mach-o/nlist.h>.
 462     //
 463     // FIXME: Are the prebound or indirect fields possible here?
 464     if (Symbol.isUndefined())
 465       Type = STT_Undefined;
 466     else if (Symbol.isAbsolute())
 467       Type = STT_Absolute;
 468     else
 469       Type = STT_Section;
 470
 471     // FIXME: Set STAB bits.
 472
 473     if (Data.isPrivateExtern())
 474       Type |= STF_PrivateExtern;
 475
 476     // Set external bit.
 477     if (Data.isExternal() || Symbol.isUndefined())
 478       Type |= STF_External;
 479
 480     // Compute the symbol address.
 481     if (Symbol.isDefined()) {
 482       if (Symbol.isAbsolute()) {
 483         Address = cast<MCConstantExpr>(Symbol.getVariableValue())->getValue();
 484       } else {
 485         Address = Layout.getSymbolAddress(&Data);
 486       }
 487     } else if (Data.isCommon()) {
 488       // Common symbols are encoded with the size in the address
 489       // field, and their alignment in the flags.
 490       Address = Data.getCommonSize();
 491
 492       // Common alignment is packed into the 'desc' bits.
 493       if (unsigned Align = Data.getCommonAlignment()) {
 494         unsigned Log2Size = Log2_32(Align);
 495         assert((1U << Log2Size) == Align && "Invalid 'common' alignment!");
 496         if (Log2Size > 15)
 497           report_fatal_error("invalid 'common' alignment '" +
 498                             Twine(Align) + "'");
 499         // FIXME: Keep this mask with the SymbolFlags enumeration.
 500         Flags = (Flags & 0xF0FF) | (Log2Size << 8);
 501       }
 502     }
 503
 504     // struct nlist (12 bytes)
 505
 506     Write32(MSD.StringIndex);
 507     Write8(Type);
 508     Write8(MSD.SectionIndex);
 509
 510     // The Mach-O streamer uses the lowest 16-bits of the flags for the 'desc'
 511     // value.
 512     Write16(Flags);
 513     if (Is64Bit)
 514       Write64(Address);
 515     else
 516       Write32(Address);
 517   }
 518
 519   // FIXME: We really need to improve the relocation validation. Basically, we
 520   // want to implement a separate computation which evaluates the relocation
 521   // entry as the linker would, and verifies that the resultant fixup value is
 522   // exactly what the encoder wanted. This will catch several classes of
 523   // problems:
 524   //
 525   //  - Relocation entry bugs, the two algorithms are unlikely to have the same
 526   //    exact bug.
 527   //
 528   //  - Relaxation issues, where we forget to relax something.
 529   //
 530   //  - Input errors, where something cannot be correctly encoded. 'as' allows
 531   //    these through in many cases.
 532
 533   void RecordX86_64Relocation(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
 534                               const MCFragment *Fragment,
 535                               const MCFixup &Fixup, MCValue Target,
 536                               uint64_t &FixedValue) {
 537     unsigned IsPCRel = isFixupKindPCRel(Fixup.getKind());
 538     unsigned IsRIPRel = isFixupKindRIPRel(Fixup.getKind());
 539     unsigned Log2Size = getFixupKindLog2Size(Fixup.getKind());
 540
 541     // See <reloc.h>.
 542     uint32_t FixupOffset =
 543       Layout.getFragmentOffset(Fragment) + Fixup.getOffset();
 544     uint32_t FixupAddress =
 545       Layout.getFragmentAddress(Fragment) + Fixup.getOffset();
 546     int64_t Value = 0;
 547     unsigned Index = 0;
 548     unsigned IsExtern = 0;
 549     unsigned Type = 0;
 550
 551     Value = Target.getConstant();
 552
 553     if (IsPCRel) {
 554       // Compensate for the relocation offset, Darwin x86_64 relocations only
 555       // have the addend and appear to have attempted to define it to be the
 556       // actual expression addend without the PCrel bias. However, instructions
 557       // with data following the relocation are not accomodated for (see comment
 558       // below regarding SIGNED{1,2,4}), so it isn't exactly that either.
 559       Value += 1LL << Log2Size;
 560     }
 561
 562     if (Target.isAbsolute()) { // constant
 563       // SymbolNum of 0 indicates the absolute section.
 564       Type = RIT_X86_64_Unsigned;
 565       Index = 0;
 566
 567       // FIXME: I believe this is broken, I don't think the linker can
 568       // understand it. I think it would require a local relocation, but I'm not
 569       // sure if that would work either. The official way to get an absolute
 570       // PCrel relocation is to use an absolute symbol (which we don't support
 571       // yet).
 572       if (IsPCRel) {
 573         IsExtern = 1;
 574         Type = RIT_X86_64_Branch;
 575       }
 576     } else if (Target.getSymB()) { // A - B + constant
 577       const MCSymbol *A = &Target.getSymA()->getSymbol();
 578       MCSymbolData &A_SD = Asm.getSymbolData(*A);
 579       const MCSymbolData *A_Base = Asm.getAtom(&A_SD);
 580
 581       const MCSymbol *B = &Target.getSymB()->getSymbol();
 582       MCSymbolData &B_SD = Asm.getSymbolData(*B);
 583       const MCSymbolData *B_Base = Asm.getAtom(&B_SD);
 584
 585       // Neither symbol can be modified.
 586       if (Target.getSymA()->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None ||
 587           Target.getSymB()->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None)
 588         report_fatal_error("unsupported relocation of modified symbol");
 589
 590       // We don't support PCrel relocations of differences. Darwin 'as' doesn't
 591       // implement most of these correctly.
 592       if (IsPCRel)
 593         report_fatal_error("unsupported pc-relative relocation of difference");
 594
 595       // The support for the situation where one or both of the symbols would
 596       // require a local relocation is handled just like if the symbols were
 597       // external.  This is certainly used in the case of debug sections where
 598       // the section has only temporary symbols and thus the symbols don't have
 599       // base symbols.  This is encoded using the section ordinal and
 600       // non-extern relocation entries.
 601
 602       // Darwin 'as' doesn't emit correct relocations for this (it ends up with
 603       // a single SIGNED relocation); reject it for now.  Except the case where
 604       // both symbols don't have a base, equal but both NULL.
 605       if (A_Base == B_Base && A_Base)
 606         report_fatal_error("unsupported relocation with identical base");
 607
 608       Value += Layout.getSymbolAddress(&A_SD) -
 609                (A_Base == NULL ? 0 : Layout.getSymbolAddress(A_Base));
 610       Value -= Layout.getSymbolAddress(&B_SD) -
 611                (B_Base == NULL ? 0 : Layout.getSymbolAddress(B_Base));
 612
 613       if (A_Base) {
 614         Index = A_Base->getIndex();
 615         IsExtern = 1;
 616       }
 617       else {
 618         Index = A_SD.getFragment()->getParent()->getOrdinal() + 1;
 619         IsExtern = 0;
 620       }
 621       Type = RIT_X86_64_Unsigned;
 622
 623       MachRelocationEntry MRE;
 624       MRE.Word0 = FixupOffset;
 625       MRE.Word1 = ((Index     <<  0) |
 626                    (IsPCRel   << 24) |
 627                    (Log2Size  << 25) |
 628                    (IsExtern  << 27) |
 629                    (Type      << 28));
 630       Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 631
 632       if (B_Base) {
 633         Index = B_Base->getIndex();
 634         IsExtern = 1;
 635       }
 636       else {
 637         Index = B_SD.getFragment()->getParent()->getOrdinal() + 1;
 638         IsExtern = 0;
 639       }
 640       Type = RIT_X86_64_Subtractor;
 641     } else {
 642       const MCSymbol *Symbol = &Target.getSymA()->getSymbol();
 643       MCSymbolData &SD = Asm.getSymbolData(*Symbol);
 644       const MCSymbolData *Base = Asm.getAtom(&SD);
 645
 646       // Relocations inside debug sections always use local relocations when
 647       // possible. This seems to be done because the debugger doesn't fully
 648       // understand x86_64 relocation entries, and expects to find values that
 649       // have already been fixed up.
 650       if (Symbol->isInSection()) {
 651         const MCSectionMachO &Section = static_cast<const MCSectionMachO&>(
 652           Fragment->getParent()->getSection());
 653         if (Section.hasAttribute(MCSectionMachO::S_ATTR_DEBUG))
 654           Base = 0;
 655       }
 656
 657       // x86_64 almost always uses external relocations, except when there is no
 658       // symbol to use as a base address (a local symbol with no preceeding
 659       // non-local symbol).
 660       if (Base) {
 661         Index = Base->getIndex();
 662         IsExtern = 1;
 663
 664         // Add the local offset, if needed.
 665         if (Base != &SD)
 666           Value += Layout.getSymbolAddress(&SD) - Layout.getSymbolAddress(Base);
 667       } else if (Symbol->isInSection()) {
 668         // The index is the section ordinal (1-based).
 669         Index = SD.getFragment()->getParent()->getOrdinal() + 1;
 670         IsExtern = 0;
 671         Value += Layout.getSymbolAddress(&SD);
 672
 673         if (IsPCRel)
 674           Value -= FixupAddress + (1 << Log2Size);
 675       } else {
 676         report_fatal_error("unsupported relocation of undefined symbol '" +
 677                            Symbol->getName() + "'");
 678       }
 679
 680       MCSymbolRefExpr::VariantKind Modifier = Target.getSymA()->getKind();
 681       if (IsPCRel) {
 682         if (IsRIPRel) {
 683           if (Modifier == MCSymbolRefExpr::VK_GOTPCREL) {
 684             // x86_64 distinguishes movq foo@GOTPCREL so that the linker can
 685             // rewrite the movq to an leaq at link time if the symbol ends up in
 686             // the same linkage unit.
 687             if (unsigned(Fixup.getKind()) == X86::reloc_riprel_4byte_movq_load)
 688               Type = RIT_X86_64_GOTLoad;
 689             else
 690               Type = RIT_X86_64_GOT;
 691           }  else if (Modifier == MCSymbolRefExpr::VK_TLVP) {
 692             Type = RIT_X86_64_TLV;
 693           }  else if (Modifier != MCSymbolRefExpr::VK_None) {
 694             report_fatal_error("unsupported symbol modifier in relocation");
 695           } else {
 696             Type = RIT_X86_64_Signed;
 697
 698             // The Darwin x86_64 relocation format has a problem where it cannot
 699             // encode an address (L<foo> + <constant>) which is outside the atom
 700             // containing L<foo>. Generally, this shouldn't occur but it does
 701             // happen when we have a RIPrel instruction with data following the
 702             // relocation entry (e.g., movb $012, L0(%rip)). Even with the PCrel
 703             // adjustment Darwin x86_64 uses, the offset is still negative and
 704             // the linker has no way to recognize this.
 705             //
 706             // To work around this, Darwin uses several special relocation types
 707             // to indicate the offsets. However, the specification or
 708             // implementation of these seems to also be incomplete; they should
 709             // adjust the addend as well based on the actual encoded instruction
 710             // (the additional bias), but instead appear to just look at the
 711             // final offset.
 712             switch (-(Target.getConstant() + (1LL << Log2Size))) {
 713             case 1: Type = RIT_X86_64_Signed1; break;
 714             case 2: Type = RIT_X86_64_Signed2; break;
 715             case 4: Type = RIT_X86_64_Signed4; break;
 716             }
 717           }
 718         } else {
 719           if (Modifier != MCSymbolRefExpr::VK_None)
 720             report_fatal_error("unsupported symbol modifier in branch "
 721                               "relocation");
 722
 723           Type = RIT_X86_64_Branch;
 724         }
 725       } else {
 726         if (Modifier == MCSymbolRefExpr::VK_GOT) {
 727           Type = RIT_X86_64_GOT;
 728         } else if (Modifier == MCSymbolRefExpr::VK_GOTPCREL) {
 729           // GOTPCREL is allowed as a modifier on non-PCrel instructions, in
 730           // which case all we do is set the PCrel bit in the relocation entry;
 731           // this is used with exception handling, for example. The source is
 732           // required to include any necessary offset directly.
 733           Type = RIT_X86_64_GOT;
 734           IsPCRel = 1;
 735         } else if (Modifier == MCSymbolRefExpr::VK_TLVP) {
 736           report_fatal_error("TLVP symbol modifier should have been rip-rel");
 737         } else if (Modifier != MCSymbolRefExpr::VK_None)
 738           report_fatal_error("unsupported symbol modifier in relocation");
 739         else
 740           Type = RIT_X86_64_Unsigned;
 741       }
 742     }
 743
 744     // x86_64 always writes custom values into the fixups.
 745     FixedValue = Value;
 746
 747     // struct relocation_info (8 bytes)
 748     MachRelocationEntry MRE;
 749     MRE.Word0 = FixupOffset;
 750     MRE.Word1 = ((Index     <<  0) |
 751                  (IsPCRel   << 24) |
 752                  (Log2Size  << 25) |
 753                  (IsExtern  << 27) |
 754                  (Type      << 28));
 755     Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 756   }
 757
 758   void RecordScatteredRelocation(const MCAssembler &Asm,
 759                                  const MCAsmLayout &Layout,
 760                                  const MCFragment *Fragment,
 761                                  const MCFixup &Fixup, MCValue Target,
 762                                  uint64_t &FixedValue) {
 763     uint32_t FixupOffset = Layout.getFragmentOffset(Fragment)+Fixup.getOffset();
 764     unsigned IsPCRel = isFixupKindPCRel(Fixup.getKind());
 765     unsigned Log2Size = getFixupKindLog2Size(Fixup.getKind());
 766     unsigned Type = RIT_Vanilla;
 767
 768     // See <reloc.h>.
 769     const MCSymbol *A = &Target.getSymA()->getSymbol();
 770     MCSymbolData *A_SD = &Asm.getSymbolData(*A);
 771
 772     if (!A_SD->getFragment())
 773       report_fatal_error("symbol '" + A->getName() +
 774                         "' can not be undefined in a subtraction expression");
 775
 776     uint32_t Value = Layout.getSymbolAddress(A_SD);
 777     uint32_t Value2 = 0;
 778
 779     if (const MCSymbolRefExpr *B = Target.getSymB()) {
 780       MCSymbolData *B_SD = &Asm.getSymbolData(B->getSymbol());
 781
 782       if (!B_SD->getFragment())
 783         report_fatal_error("symbol '" + B->getSymbol().getName() +
 784                           "' can not be undefined in a subtraction expression");
 785
 786       // Select the appropriate difference relocation type.
 787       //
 788       // Note that there is no longer any semantic difference between these two
 789       // relocation types from the linkers point of view, this is done solely
 790       // for pedantic compatibility with 'as'.
 791       Type = A_SD->isExternal() ? RIT_Difference : RIT_LocalDifference;
 792       Value2 = Layout.getSymbolAddress(B_SD);
 793     }
 794
 795     // Relocations are written out in reverse order, so the PAIR comes first.
 796     if (Type == RIT_Difference || Type == RIT_LocalDifference) {
 797       MachRelocationEntry MRE;
 798       MRE.Word0 = ((0         <<  0) |
 799                    (RIT_Pair  << 24) |
 800                    (Log2Size  << 28) |
 801                    (IsPCRel   << 30) |
 802                    RF_Scattered);
 803       MRE.Word1 = Value2;
 804       Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 805     }
 806
 807     MachRelocationEntry MRE;
 808     MRE.Word0 = ((FixupOffset <<  0) |
 809                  (Type        << 24) |
 810                  (Log2Size    << 28) |
 811                  (IsPCRel     << 30) |
 812                  RF_Scattered);
 813     MRE.Word1 = Value;
 814     Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 815   }
 816
 817   void RecordTLVPRelocation(const MCAssembler &Asm,
 818                             const MCAsmLayout &Layout,
 819                             const MCFragment *Fragment,
 820                             const MCFixup &Fixup, MCValue Target,
 821                             uint64_t &FixedValue) {
 822     assert(Target.getSymA()->getKind() == MCSymbolRefExpr::VK_TLVP &&
 823            !Is64Bit &&
 824            "Should only be called with a 32-bit TLVP relocation!");
 825
 826     unsigned Log2Size = getFixupKindLog2Size(Fixup.getKind());
 827     uint32_t Value = Layout.getFragmentOffset(Fragment)+Fixup.getOffset();
 828     unsigned IsPCRel = 0;
 829
 830     // Get the symbol data.
 831     MCSymbolData *SD_A = &Asm.getSymbolData(Target.getSymA()->getSymbol());
 832     unsigned Index = SD_A->getIndex();
 833
 834     // We're only going to have a second symbol in pic mode and it'll be a
 835     // subtraction from the picbase. For 32-bit pic the addend is the difference
 836     // between the picbase and the next address.  For 32-bit static the addend
 837     // is zero.
 838     if (Target.getSymB()) {
 839       // If this is a subtraction then we're pcrel.
 840       uint32_t FixupAddress =
 841       Layout.getFragmentAddress(Fragment) + Fixup.getOffset();
 842       MCSymbolData *SD_B = &Asm.getSymbolData(Target.getSymB()->getSymbol());
 843       IsPCRel = 1;
 844       FixedValue = (FixupAddress - Layout.getSymbolAddress(SD_B) +
 845                     Target.getConstant());
 846       FixedValue += 1ULL << Log2Size;
 847     } else {
 848       FixedValue = 0;
 849     }
 850
 851     // struct relocation_info (8 bytes)
 852     MachRelocationEntry MRE;
 853     MRE.Word0 = Value;
 854     MRE.Word1 = ((Index     <<  0) |
 855                  (IsPCRel   << 24) |
 856                  (Log2Size  << 25) |
 857                  (1         << 27) | // Extern
 858                  (RIT_TLV   << 28)); // Type
 859     Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 860   }
 861
 862   void RecordRelocation(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
 863                         const MCFragment *Fragment, const MCFixup &Fixup,
 864                         MCValue Target, uint64_t &FixedValue) {
 865     if (Is64Bit) {
 866       RecordX86_64Relocation(Asm, Layout, Fragment, Fixup, Target, FixedValue);
 867       return;
 868     }
 869
 870     unsigned IsPCRel = isFixupKindPCRel(Fixup.getKind());
 871     unsigned Log2Size = getFixupKindLog2Size(Fixup.getKind());
 872
 873     // If this is a 32-bit TLVP reloc it's handled a bit differently.
 874     if (Target.getSymA() &&
 875         Target.getSymA()->getKind() == MCSymbolRefExpr::VK_TLVP) {
 876       RecordTLVPRelocation(Asm, Layout, Fragment, Fixup, Target, FixedValue);
 877       return;
 878     }
 879
 880     // If this is a difference or a defined symbol plus an offset, then we need
 881     // a scattered relocation entry.
 882     // Differences always require scattered relocations.
 883     if (Target.getSymB())
 884         return RecordScatteredRelocation(Asm, Layout, Fragment, Fixup,
 885                                          Target, FixedValue);
 886
 887     // Get the symbol data, if any.
 888     MCSymbolData *SD = 0;
 889     if (Target.getSymA())
 890       SD = &Asm.getSymbolData(Target.getSymA()->getSymbol());
 891
 892     // If this is an internal relocation with an offset, it also needs a
 893     // scattered relocation entry.
 894     uint32_t Offset = Target.getConstant();
 895     if (IsPCRel)
 896       Offset += 1 << Log2Size;
 897     if (Offset && SD && !doesSymbolRequireExternRelocation(SD))
 898       return RecordScatteredRelocation(Asm, Layout, Fragment, Fixup,
 899                                        Target, FixedValue);
 900
 901     // See <reloc.h>.
 902     uint32_t FixupOffset = Layout.getFragmentOffset(Fragment)+Fixup.getOffset();
 903     unsigned Index = 0;
 904     unsigned IsExtern = 0;
 905     unsigned Type = 0;
 906
 907     if (Target.isAbsolute()) { // constant
 908       // SymbolNum of 0 indicates the absolute section.
 909       //
 910       // FIXME: Currently, these are never generated (see code below). I cannot
 911       // find a case where they are actually emitted.
 912       Type = RIT_Vanilla;
 913     } else {
 914       // Check whether we need an external or internal relocation.
 915       if (doesSymbolRequireExternRelocation(SD)) {
 916         IsExtern = 1;
 917         Index = SD->getIndex();
 918         // For external relocations, make sure to offset the fixup value to
 919         // compensate for the addend of the symbol address, if it was
 920         // undefined. This occurs with weak definitions, for example.
 921         if (!SD->Symbol->isUndefined())
 922           FixedValue -= Layout.getSymbolAddress(SD);
 923       } else {
 924         // The index is the section ordinal (1-based).
 925         Index = SD->getFragment()->getParent()->getOrdinal() + 1;
 926       }
 927
 928       Type = RIT_Vanilla;
 929     }
 930
 931     // struct relocation_info (8 bytes)
 932     MachRelocationEntry MRE;
 933     MRE.Word0 = FixupOffset;
 934     MRE.Word1 = ((Index     <<  0) |
 935                  (IsPCRel   << 24) |
 936                  (Log2Size  << 25) |
 937                  (IsExtern  << 27) |
 938                  (Type      << 28));
 939     Relocations[Fragment->getParent()].push_back(MRE);
 940   }
 941
 942   void BindIndirectSymbols(MCAssembler &Asm) {
 943     // This is the point where 'as' creates actual symbols for indirect symbols
 944     // (in the following two passes). It would be easier for us to do this
 945     // sooner when we see the attribute, but that makes getting the order in the
 946     // symbol table much more complicated than it is worth.
 947     //
 948     // FIXME: Revisit this when the dust settles.
 949
 950     // Bind non lazy symbol pointers first.
 951     unsigned IndirectIndex = 0;
 952     for (MCAssembler::indirect_symbol_iterator it = Asm.indirect_symbol_begin(),
 953            ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it, ++IndirectIndex) {
 954       const MCSectionMachO &Section =
 955         cast<MCSectionMachO>(it->SectionData->getSection());
 956
 957       if (Section.getType() != MCSectionMachO::S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS)
 958         continue;
 959
 960       // Initialize the section indirect symbol base, if necessary.
 961       if (!IndirectSymBase.count(it->SectionData))
 962         IndirectSymBase[it->SectionData] = IndirectIndex;
 963
 964       Asm.getOrCreateSymbolData(*it->Symbol);
 965     }
 966
 967     // Then lazy symbol pointers and symbol stubs.
 968     IndirectIndex = 0;
 969     for (MCAssembler::indirect_symbol_iterator it = Asm.indirect_symbol_begin(),
 970            ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it, ++IndirectIndex) {
 971       const MCSectionMachO &Section =
 972         cast<MCSectionMachO>(it->SectionData->getSection());
 973
 974       if (Section.getType() != MCSectionMachO::S_LAZY_SYMBOL_POINTERS &&
 975           Section.getType() != MCSectionMachO::S_SYMBOL_STUBS)
 976         continue;
 977
 978       // Initialize the section indirect symbol base, if necessary.
 979       if (!IndirectSymBase.count(it->SectionData))
 980         IndirectSymBase[it->SectionData] = IndirectIndex;
 981
 982       // Set the symbol type to undefined lazy, but only on construction.
 983       //
 984       // FIXME: Do not hardcode.
 985       bool Created;
 986       MCSymbolData &Entry = Asm.getOrCreateSymbolData(*it->Symbol, &Created);
 987       if (Created)
 988         Entry.setFlags(Entry.getFlags() | 0x0001);
 989     }
 990   }
 991
 992   /// ComputeSymbolTable - Compute the symbol table data
 993   ///
 994   /// \param StringTable [out] - The string table data.
 995   /// \param StringIndexMap [out] - Map from symbol names to offsets in the
 996   /// string table.
 997   void ComputeSymbolTable(MCAssembler &Asm, SmallString<256> &StringTable,
 998                           std::vector<MachSymbolData> &LocalSymbolData,
 999                           std::vector<MachSymbolData> &ExternalSymbolData,
1000                           std::vector<MachSymbolData> &UndefinedSymbolData) {
1001     // Build section lookup table.
1002     DenseMap<const MCSection*, uint8_t> SectionIndexMap;
1003     unsigned Index = 1;
1004     for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(),
1005            ie = Asm.end(); it != ie; ++it, ++Index)
1006       SectionIndexMap[&it->getSection()] = Index;
1007     assert(Index <= 256 && "Too many sections!");
1008
1009     // Index 0 is always the empty string.
1010     StringMap<uint64_t> StringIndexMap;
1011     StringTable += '\x00';
1012
1013     // Build the symbol arrays and the string table, but only for non-local
1014     // symbols.
1015     //
1016     // The particular order that we collect the symbols and create the string
1017     // table, then sort the symbols is chosen to match 'as'. Even though it
1018     // doesn't matter for correctness, this is important for letting us diff .o
1019     // files.
1020     for (MCAssembler::symbol_iterator it = Asm.symbol_begin(),
1021            ie = Asm.symbol_end(); it != ie; ++it) {
1022       const MCSymbol &Symbol = it->getSymbol();
1023
1024       // Ignore non-linker visible symbols.
1025       if (!Asm.isSymbolLinkerVisible(it->getSymbol()))
1026         continue;
1027
1028       if (!it->isExternal() && !Symbol.isUndefined())
1029         continue;
1030
1031       uint64_t &Entry = StringIndexMap[Symbol.getName()];
1032       if (!Entry) {
1033         Entry = StringTable.size();
1034         StringTable += Symbol.getName();
1035         StringTable += '\x00';
1036       }
1037
1038       MachSymbolData MSD;
1039       MSD.SymbolData = it;
1040       MSD.StringIndex = Entry;
1041
1042       if (Symbol.isUndefined()) {
1043         MSD.SectionIndex = 0;
1044         UndefinedSymbolData.push_back(MSD);
1045       } else if (Symbol.isAbsolute()) {
1046         MSD.SectionIndex = 0;
1047         ExternalSymbolData.push_back(MSD);
1048       } else {
1049         MSD.SectionIndex = SectionIndexMap.lookup(&Symbol.getSection());
1050         assert(MSD.SectionIndex && "Invalid section index!");
1051         ExternalSymbolData.push_back(MSD);
1052       }
1053     }
1054
1055     // Now add the data for local symbols.
1056     for (MCAssembler::symbol_iterator it = Asm.symbol_begin(),
1057            ie = Asm.symbol_end(); it != ie; ++it) {
1058       const MCSymbol &Symbol = it->getSymbol();
1059
1060       // Ignore non-linker visible symbols.
1061       if (!Asm.isSymbolLinkerVisible(it->getSymbol()))
1062         continue;
1063
1064       if (it->isExternal() || Symbol.isUndefined())
1065         continue;
1066
1067       uint64_t &Entry = StringIndexMap[Symbol.getName()];
1068       if (!Entry) {
1069         Entry = StringTable.size();
1070         StringTable += Symbol.getName();
1071         StringTable += '\x00';
1072       }
1073
1074       MachSymbolData MSD;
1075       MSD.SymbolData = it;
1076       MSD.StringIndex = Entry;
1077
1078       if (Symbol.isAbsolute()) {
1079         MSD.SectionIndex = 0;
1080         LocalSymbolData.push_back(MSD);
1081       } else {
1082         MSD.SectionIndex = SectionIndexMap.lookup(&Symbol.getSection());
1083         assert(MSD.SectionIndex && "Invalid section index!");
1084         LocalSymbolData.push_back(MSD);
1085       }
1086     }
1087
1088     // External and undefined symbols are required to be in lexicographic order.
1089     std::sort(ExternalSymbolData.begin(), ExternalSymbolData.end());
1090     std::sort(UndefinedSymbolData.begin(), UndefinedSymbolData.end());
1091
1092     // Set the symbol indices.
1093     Index = 0;
1094     for (unsigned i = 0, e = LocalSymbolData.size(); i != e; ++i)
1095       LocalSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
1096     for (unsigned i = 0, e = ExternalSymbolData.size(); i != e; ++i)
1097       ExternalSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
1098     for (unsigned i = 0, e = UndefinedSymbolData.size(); i != e; ++i)
1099       UndefinedSymbolData[i].SymbolData->setIndex(Index++);
1100
1101     // The string table is padded to a multiple of 4.
1102     while (StringTable.size() % 4)
1103       StringTable += '\x00';
1104   }
1105
1106   void ExecutePostLayoutBinding(MCAssembler &Asm) {
1107     // Create symbol data for any indirect symbols.
1108     BindIndirectSymbols(Asm);
1109
1110     // Compute symbol table information and bind symbol indices.
1111     ComputeSymbolTable(Asm, StringTable, LocalSymbolData, ExternalSymbolData,
1112                        UndefinedSymbolData);
1113   }
1114
1115
1116   bool IsFixupFullyResolved(const MCAssembler &Asm,
1117                             const MCValue Target,
1118                             bool IsPCRel,
1119                             const MCFragment *DF) const {
1120     // If we are using scattered symbols, determine whether this value is
1121     // actually resolved; scattering may cause atoms to move.
1122     if (Asm.getBackend().hasScatteredSymbols()) {
1123       if (Asm.getBackend().hasReliableSymbolDifference()) {
1124         // If this is a PCrel relocation, find the base atom (identified by its
1125         // symbol) that the fixup value is relative to.
1126         const MCSymbolData *BaseSymbol = 0;
1127         if (IsPCRel) {
1128           BaseSymbol = DF->getAtom();
1129           if (!BaseSymbol)
1130             return false;
1131         }
1132
1133         return isScatteredFixupFullyResolved(Asm, Target, BaseSymbol);
1134       } else {
1135         const MCSection *BaseSection = 0;
1136         if (IsPCRel)
1137           BaseSection = &DF->getParent()->getSection();
1138
1139         return isScatteredFixupFullyResolvedSimple(Asm, Target, BaseSection);
1140       }
1141     }
1142     return true;
1143   }
1144
1145   void WriteObject(MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout) {
1146     unsigned NumSections = Asm.size();
1147
1148     // The section data starts after the header, the segment load command (and
1149     // section headers) and the symbol table.
1150     unsigned NumLoadCommands = 1;
1151     uint64_t LoadCommandsSize = Is64Bit ?
1152       macho::SegmentLoadCommand64Size + NumSections * macho::Section64Size :
1153       macho::SegmentLoadCommand32Size + NumSections * macho::Section32Size;
1154
1155     // Add the symbol table load command sizes, if used.
1156     unsigned NumSymbols = LocalSymbolData.size() + ExternalSymbolData.size() +
1157       UndefinedSymbolData.size();
1158     if (NumSymbols) {
1159       NumLoadCommands += 2;
1160       LoadCommandsSize += (macho::SymtabLoadCommandSize +
1161                            macho::DysymtabLoadCommandSize);
1162     }
1163
1164     // Compute the total size of the section data, as well as its file size and
1165     // vm size.
1166     uint64_t SectionDataStart = (Is64Bit ? macho::Header64Size :
1167                                  macho::Header32Size) + LoadCommandsSize;
1168     uint64_t SectionDataSize = 0;
1169     uint64_t SectionDataFileSize = 0;
1170     uint64_t VMSize = 0;
1171     for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
1172            ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
1173       const MCSectionData &SD = *it;
1174       uint64_t Address = Layout.getSectionAddress(&SD);
1175       uint64_t Size = Layout.getSectionSize(&SD);
1176       uint64_t FileSize = Layout.getSectionFileSize(&SD);
1177
1178       VMSize = std::max(VMSize, Address + Size);
1179
1180       if (SD.getSection().isVirtualSection())
1181         continue;
1182
1183       SectionDataSize = std::max(SectionDataSize, Address + Size);
1184       SectionDataFileSize = std::max(SectionDataFileSize, Address + FileSize);
1185     }
1186
1187     // The section data is padded to 4 bytes.
1188     //
1189     // FIXME: Is this machine dependent?
1190     unsigned SectionDataPadding = OffsetToAlignment(SectionDataFileSize, 4);
1191     SectionDataFileSize += SectionDataPadding;
1192
1193     // Write the prolog, starting with the header and load command...
1194     WriteHeader(NumLoadCommands, LoadCommandsSize,
1195                 Asm.getSubsectionsViaSymbols());
1196     WriteSegmentLoadCommand(NumSections, VMSize,
1197                             SectionDataStart, SectionDataSize);
1198
1199     // ... and then the section headers.
1200     uint64_t RelocTableEnd = SectionDataStart + SectionDataFileSize;
1201     for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
1202            ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
1203       std::vector<MachRelocationEntry> &Relocs = Relocations[it];
1204       unsigned NumRelocs = Relocs.size();
1205       uint64_t SectionStart = SectionDataStart + Layout.getSectionAddress(it);
1206       WriteSection(Asm, Layout, *it, SectionStart, RelocTableEnd, NumRelocs);
1207       RelocTableEnd += NumRelocs * macho::RelocationInfoSize;
1208     }
1209
1210     // Write the symbol table load command, if used.
1211     if (NumSymbols) {
1212       unsigned FirstLocalSymbol = 0;
1213       unsigned NumLocalSymbols = LocalSymbolData.size();
1214       unsigned FirstExternalSymbol = FirstLocalSymbol + NumLocalSymbols;
1215       unsigned NumExternalSymbols = ExternalSymbolData.size();
1216       unsigned FirstUndefinedSymbol = FirstExternalSymbol + NumExternalSymbols;
1217       unsigned NumUndefinedSymbols = UndefinedSymbolData.size();
1218       unsigned NumIndirectSymbols = Asm.indirect_symbol_size();
1219       unsigned NumSymTabSymbols =
1220         NumLocalSymbols + NumExternalSymbols + NumUndefinedSymbols;
1221       uint64_t IndirectSymbolSize = NumIndirectSymbols * 4;
1222       uint64_t IndirectSymbolOffset = 0;
1223
1224       // If used, the indirect symbols are written after the section data.
1225       if (NumIndirectSymbols)
1226         IndirectSymbolOffset = RelocTableEnd;
1227
1228       // The symbol table is written after the indirect symbol data.
1229       uint64_t SymbolTableOffset = RelocTableEnd + IndirectSymbolSize;
1230
1231       // The string table is written after symbol table.
1232       uint64_t StringTableOffset =
1233         SymbolTableOffset + NumSymTabSymbols * (Is64Bit ? macho::Nlist64Size :
1234                                                 macho::Nlist32Size);
1235       WriteSymtabLoadCommand(SymbolTableOffset, NumSymTabSymbols,
1236                              StringTableOffset, StringTable.size());
1237
1238       WriteDysymtabLoadCommand(FirstLocalSymbol, NumLocalSymbols,
1239                                FirstExternalSymbol, NumExternalSymbols,
1240                                FirstUndefinedSymbol, NumUndefinedSymbols,
1241                                IndirectSymbolOffset, NumIndirectSymbols);
1242     }
1243
1244     // Write the actual section data.
1245     for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
1246            ie = Asm.end(); it != ie; ++it)
1247       Asm.WriteSectionData(it, Layout, this);
1248
1249     // Write the extra padding.
1250     WriteZeros(SectionDataPadding);
1251
1252     // Write the relocation entries.
1253     for (MCAssembler::const_iterator it = Asm.begin(),
1254            ie = Asm.end(); it != ie; ++it) {
1255       // Write the section relocation entries, in reverse order to match 'as'
1256       // (approximately, the exact algorithm is more complicated than this).
1257       std::vector<MachRelocationEntry> &Relocs = Relocations[it];
1258       for (unsigned i = 0, e = Relocs.size(); i != e; ++i) {
1259         Write32(Relocs[e - i - 1].Word0);
1260         Write32(Relocs[e - i - 1].Word1);
1261       }
1262     }
1263
1264     // Write the symbol table data, if used.
1265     if (NumSymbols) {
1266       // Write the indirect symbol entries.
1267       for (MCAssembler::const_indirect_symbol_iterator
1268              it = Asm.indirect_symbol_begin(),
1269              ie = Asm.indirect_symbol_end(); it != ie; ++it) {
1270         // Indirect symbols in the non lazy symbol pointer section have some
1271         // special handling.
1272         const MCSectionMachO &Section =
1273           static_cast<const MCSectionMachO&>(it->SectionData->getSection());
1274         if (Section.getType() == MCSectionMachO::S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS) {
1275           // If this symbol is defined and internal, mark it as such.
1276           if (it->Symbol->isDefined() &&
1277               !Asm.getSymbolData(*it->Symbol).isExternal()) {
1278             uint32_t Flags = ISF_Local;
1279             if (it->Symbol->isAbsolute())
1280               Flags |= ISF_Absolute;
1281             Write32(Flags);
1282             continue;
1283           }
1284         }
1285
1286         Write32(Asm.getSymbolData(*it->Symbol).getIndex());
1287       }
1288
1289       // FIXME: Check that offsets match computed ones.
1290
1291       // Write the symbol table entries.
1292       for (unsigned i = 0, e = LocalSymbolData.size(); i != e; ++i)
1293         WriteNlist(LocalSymbolData[i], Layout);
1294       for (unsigned i = 0, e = ExternalSymbolData.size(); i != e; ++i)
1295         WriteNlist(ExternalSymbolData[i], Layout);
1296       for (unsigned i = 0, e = UndefinedSymbolData.size(); i != e; ++i)
1297         WriteNlist(UndefinedSymbolData[i], Layout);
1298
1299       // Write the string table.
1300       OS << StringTable.str();
1301     }
1302   }
1303 };
1304
1305 }
1306
1307 MCObjectWriter *llvm::createMachObjectWriter(raw_ostream &OS, bool is64Bit,
1308                                              uint32_t CPUType,
1309                                              uint32_t CPUSubtype,
1310                                              bool IsLittleEndian) {
1311   return new MachObjectWriter(OS, is64Bit, CPUType, CPUSubtype, IsLittleEndian);
1312 }