lib/Support/MemoryBuffer.cpp

   1 //===--- MemoryBuffer.cpp - Memory Buffer implementation ------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 //  This file implements the MemoryBuffer interface.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
  15 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
  16 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
  17 #include "llvm/Config/config.h"
  18 #include "llvm/Support/Errno.h"
  19 #include "llvm/Support/FileSystem.h"
  20 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  21 #include "llvm/Support/Path.h"
  22 #include "llvm/Support/Process.h"
  23 #include "llvm/Support/Program.h"
  24 #include "llvm/Support/system_error.h"
  25 #include <cassert>
  26 #include <cerrno>
  27 #include <cstdio>
  28 #include <cstring>
  29 #include <new>
  30 #include <sys/types.h>
  31 #if !defined(_MSC_VER) && !defined(__MINGW32__)
  32 #include <unistd.h>
  33 #else
  34 #include <io.h>
  35 #endif
  36 using namespace llvm;
  37
  38 //===----------------------------------------------------------------------===//
  39 // MemoryBuffer implementation itself.
  40 //===----------------------------------------------------------------------===//
  41
  42 MemoryBuffer::~MemoryBuffer() { }
  43
  44 /// init - Initialize this MemoryBuffer as a reference to externally allocated
  45 /// memory, memory that we know is already null terminated.
  46 void MemoryBuffer::init(const char *BufStart, const char *BufEnd,
  47                         bool RequiresNullTerminator) {
  48   assert((!RequiresNullTerminator || BufEnd[0] == 0) &&
  49          "Buffer is not null terminated!");
  50   BufferStart = BufStart;
  51   BufferEnd = BufEnd;
  52 }
  53
  54 //===----------------------------------------------------------------------===//
  55 // MemoryBufferMem implementation.
  56 //===----------------------------------------------------------------------===//
  57
  58 /// CopyStringRef - Copies contents of a StringRef into a block of memory and
  59 /// null-terminates it.
  60 static void CopyStringRef(char *Memory, StringRef Data) {
  61   memcpy(Memory, Data.data(), Data.size());
  62   Memory[Data.size()] = 0; // Null terminate string.
  63 }
  64
  65 namespace {
  66 struct NamedBufferAlloc {
  67   StringRef Name;
  68   NamedBufferAlloc(StringRef Name) : Name(Name) {}
  69 };
  70 }
  71
  72 void *operator new(size_t N, const NamedBufferAlloc &Alloc) {
  73   char *Mem = static_cast<char *>(operator new(N + Alloc.Name.size() + 1));
  74   CopyStringRef(Mem + N, Alloc.Name);
  75   return Mem;
  76 }
  77
  78 namespace {
  79 /// MemoryBufferMem - Named MemoryBuffer pointing to a block of memory.
  80 class MemoryBufferMem : public MemoryBuffer {
  81 public:
  82   MemoryBufferMem(StringRef InputData, bool RequiresNullTerminator) {
  83     init(InputData.begin(), InputData.end(), RequiresNullTerminator);
  84   }
  85
  86   const char *getBufferIdentifier() const override {
  87      // The name is stored after the class itself.
  88     return reinterpret_cast<const char*>(this + 1);
  89   }
  90
  91   BufferKind getBufferKind() const override {
  92     return MemoryBuffer_Malloc;
  93   }
  94 };
  95 }
  96
  97 /// getMemBuffer - Open the specified memory range as a MemoryBuffer.  Note
  98 /// that InputData must be a null terminated if RequiresNullTerminator is true!
  99 MemoryBuffer *MemoryBuffer::getMemBuffer(StringRef InputData,
 100                                          StringRef BufferName,
 101                                          bool RequiresNullTerminator) {
 102   return new (NamedBufferAlloc(BufferName))
 103       MemoryBufferMem(InputData, RequiresNullTerminator);
 104 }
 105
 106 /// getMemBufferCopy - Open the specified memory range as a MemoryBuffer,
 107 /// copying the contents and taking ownership of it.  This has no requirements
 108 /// on EndPtr[0].
 109 MemoryBuffer *MemoryBuffer::getMemBufferCopy(StringRef InputData,
 110                                              StringRef BufferName) {
 111   MemoryBuffer *Buf = getNewUninitMemBuffer(InputData.size(), BufferName);
 112   if (!Buf) return nullptr;
 113   memcpy(const_cast<char*>(Buf->getBufferStart()), InputData.data(),
 114          InputData.size());
 115   return Buf;
 116 }
 117
 118 /// getNewUninitMemBuffer - Allocate a new MemoryBuffer of the specified size
 119 /// that is not initialized.  Note that the caller should initialize the
 120 /// memory allocated by this method.  The memory is owned by the MemoryBuffer
 121 /// object.
 122 MemoryBuffer *MemoryBuffer::getNewUninitMemBuffer(size_t Size,
 123                                                   StringRef BufferName) {
 124   // Allocate space for the MemoryBuffer, the data and the name. It is important
 125   // that MemoryBuffer and data are aligned so PointerIntPair works with them.
 126   // TODO: Is 16-byte alignment enough?  We copy small object files with large
 127   // alignment expectations into this buffer.
 128   size_t AlignedStringLen =
 129       RoundUpToAlignment(sizeof(MemoryBufferMem) + BufferName.size() + 1, 16);
 130   size_t RealLen = AlignedStringLen + Size + 1;
 131   char *Mem = static_cast<char*>(operator new(RealLen, std::nothrow));
 132   if (!Mem) return nullptr;
 133
 134   // The name is stored after the class itself.
 135   CopyStringRef(Mem + sizeof(MemoryBufferMem), BufferName);
 136
 137   // The buffer begins after the name and must be aligned.
 138   char *Buf = Mem + AlignedStringLen;
 139   Buf[Size] = 0; // Null terminate buffer.
 140
 141   return new (Mem) MemoryBufferMem(StringRef(Buf, Size), true);
 142 }
 143
 144 /// getNewMemBuffer - Allocate a new MemoryBuffer of the specified size that
 145 /// is completely initialized to zeros.  Note that the caller should
 146 /// initialize the memory allocated by this method.  The memory is owned by
 147 /// the MemoryBuffer object.
 148 MemoryBuffer *MemoryBuffer::getNewMemBuffer(size_t Size, StringRef BufferName) {
 149   MemoryBuffer *SB = getNewUninitMemBuffer(Size, BufferName);
 150   if (!SB) return nullptr;
 151   memset(const_cast<char*>(SB->getBufferStart()), 0, Size);
 152   return SB;
 153 }
 154
 155
 156 /// getFileOrSTDIN - Open the specified file as a MemoryBuffer, or open stdin
 157 /// if the Filename is "-".  If an error occurs, this returns null and fills
 158 /// in *ErrStr with a reason.  If stdin is empty, this API (unlike getSTDIN)
 159 /// returns an empty buffer.
 160 error_code MemoryBuffer::getFileOrSTDIN(StringRef Filename,
 161                                         std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result,
 162                                         int64_t FileSize) {
 163   if (Filename == "-")
 164     return getSTDIN(Result);
 165   return getFile(Filename, Result, FileSize);
 166 }
 167
 168 error_code MemoryBuffer::getFileOrSTDIN(StringRef Filename,
 169                                         OwningPtr<MemoryBuffer> &Result,
 170                                         int64_t FileSize) {
 171   std::unique_ptr<MemoryBuffer> MB;
 172   error_code ec = getFileOrSTDIN(Filename, MB, FileSize);
 173   Result = std::move(MB);
 174   return ec;
 175 }
 176
 177
 178 //===----------------------------------------------------------------------===//
 179 // MemoryBuffer::getFile implementation.
 180 //===----------------------------------------------------------------------===//
 181
 182 namespace {
 183 /// \brief Memory maps a file descriptor using sys::fs::mapped_file_region.
 184 ///
 185 /// This handles converting the offset into a legal offset on the platform.
 186 class MemoryBufferMMapFile : public MemoryBuffer {
 187   sys::fs::mapped_file_region MFR;
 188
 189   static uint64_t getLegalMapOffset(uint64_t Offset) {
 190     return Offset & ~(sys::fs::mapped_file_region::alignment() - 1);
 191   }
 192
 193   static uint64_t getLegalMapSize(uint64_t Len, uint64_t Offset) {
 194     return Len + (Offset - getLegalMapOffset(Offset));
 195   }
 196
 197   const char *getStart(uint64_t Len, uint64_t Offset) {
 198     return MFR.const_data() + (Offset - getLegalMapOffset(Offset));
 199   }
 200
 201 public:
 202   MemoryBufferMMapFile(bool RequiresNullTerminator, int FD, uint64_t Len,
 203                        uint64_t Offset, error_code EC)
 204       : MFR(FD, false, sys::fs::mapped_file_region::readonly,
 205             getLegalMapSize(Len, Offset), getLegalMapOffset(Offset), EC) {
 206     if (!EC) {
 207       const char *Start = getStart(Len, Offset);
 208       init(Start, Start + Len, RequiresNullTerminator);
 209     }
 210   }
 211
 212   const char *getBufferIdentifier() const override {
 213     // The name is stored after the class itself.
 214     return reinterpret_cast<const char *>(this + 1);
 215   }
 216
 217   BufferKind getBufferKind() const override {
 218     return MemoryBuffer_MMap;
 219   }
 220 };
 221 }
 222
 223 static error_code getMemoryBufferForStream(int FD,
 224                                            StringRef BufferName,
 225                                            std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result) {
 226   const ssize_t ChunkSize = 4096*4;
 227   SmallString<ChunkSize> Buffer;
 228   ssize_t ReadBytes;
 229   // Read into Buffer until we hit EOF.
 230   do {
 231     Buffer.reserve(Buffer.size() + ChunkSize);
 232     ReadBytes = read(FD, Buffer.end(), ChunkSize);
 233     if (ReadBytes == -1) {
 234       if (errno == EINTR) continue;
 235       return error_code(errno, posix_category());
 236     }
 237     Buffer.set_size(Buffer.size() + ReadBytes);
 238   } while (ReadBytes != 0);
 239
 240   Result.reset(MemoryBuffer::getMemBufferCopy(Buffer, BufferName));
 241   return error_code::success();
 242 }
 243
 244 static error_code getFileAux(const char *Filename,
 245                              std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result,
 246                              int64_t FileSize,
 247                              bool RequiresNullTerminator,
 248                              bool IsVolatileSize);
 249
 250 error_code MemoryBuffer::getFile(Twine Filename,
 251                                  std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result,
 252                                  int64_t FileSize,
 253                                  bool RequiresNullTerminator,
 254                                  bool IsVolatileSize) {
 255   // Ensure the path is null terminated.
 256   SmallString<256> PathBuf;
 257   StringRef NullTerminatedName = Filename.toNullTerminatedStringRef(PathBuf);
 258   return getFileAux(NullTerminatedName.data(), Result, FileSize,
 259                     RequiresNullTerminator, IsVolatileSize);
 260 }
 261
 262 error_code MemoryBuffer::getFile(Twine Filename,
 263                                  OwningPtr<MemoryBuffer> &Result,
 264                                  int64_t FileSize,
 265                                  bool RequiresNullTerminator,
 266                                  bool IsVolatileSize) {
 267   std::unique_ptr<MemoryBuffer> MB;
 268   error_code ec = getFile(Filename, MB, FileSize, RequiresNullTerminator,
 269                           IsVolatileSize);
 270   Result = std::move(MB);
 271   return ec;
 272 }
 273
 274 static error_code getOpenFileImpl(int FD, const char *Filename,
 275                                   std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result,
 276                                   uint64_t FileSize, uint64_t MapSize,
 277                                   int64_t Offset, bool RequiresNullTerminator,
 278                                   bool IsVolatileSize);
 279
 280 static error_code getFileAux(const char *Filename,
 281                              std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result, int64_t FileSize,
 282                              bool RequiresNullTerminator,
 283                              bool IsVolatileSize) {
 284   int FD;
 285   error_code EC = sys::fs::openFileForRead(Filename, FD);
 286   if (EC)
 287     return EC;
 288
 289   error_code ret = getOpenFileImpl(FD, Filename, Result, FileSize, FileSize, 0,
 290                                    RequiresNullTerminator, IsVolatileSize);
 291   close(FD);
 292   return ret;
 293 }
 294
 295 static bool shouldUseMmap(int FD,
 296                           size_t FileSize,
 297                           size_t MapSize,
 298                           off_t Offset,
 299                           bool RequiresNullTerminator,
 300                           int PageSize,
 301                           bool IsVolatileSize) {
 302   // mmap may leave the buffer without null terminator if the file size changed
 303   // by the time the last page is mapped in, so avoid it if the file size is
 304   // likely to change.
 305   if (IsVolatileSize)
 306     return false;
 307
 308   // We don't use mmap for small files because this can severely fragment our
 309   // address space.
 310   if (MapSize < 4 * 4096 || MapSize < (unsigned)PageSize)
 311     return false;
 312
 313   if (!RequiresNullTerminator)
 314     return true;
 315
 316
 317   // If we don't know the file size, use fstat to find out.  fstat on an open
 318   // file descriptor is cheaper than stat on a random path.
 319   // FIXME: this chunk of code is duplicated, but it avoids a fstat when
 320   // RequiresNullTerminator = false and MapSize != -1.
 321   if (FileSize == size_t(-1)) {
 322     sys::fs::file_status Status;
 323     if (sys::fs::status(FD, Status))
 324       return false;
 325     FileSize = Status.getSize();
 326   }
 327
 328   // If we need a null terminator and the end of the map is inside the file,
 329   // we cannot use mmap.
 330   size_t End = Offset + MapSize;
 331   assert(End <= FileSize);
 332   if (End != FileSize)
 333     return false;
 334
 335 #if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
 336   // Don't peek the next page if file is multiple of *physical* pagesize(4k)
 337   // but is not multiple of AllocationGranularity(64k),
 338   // when a null terminator is required.
 339   // FIXME: It's not good to hardcode 4096 here. dwPageSize shows 4096.
 340   if ((FileSize & (4096 - 1)) == 0)
 341     return false;
 342 #endif
 343
 344   // Don't try to map files that are exactly a multiple of the system page size
 345   // if we need a null terminator.
 346   if ((FileSize & (PageSize -1)) == 0)
 347     return false;
 348
 349   return true;
 350 }
 351
 352 static error_code getOpenFileImpl(int FD, const char *Filename,
 353                                   std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result,
 354                                   uint64_t FileSize, uint64_t MapSize,
 355                                   int64_t Offset, bool RequiresNullTerminator,
 356                                   bool IsVolatileSize) {
 357   static int PageSize = sys::process::get_self()->page_size();
 358
 359   // Default is to map the full file.
 360   if (MapSize == uint64_t(-1)) {
 361     // If we don't know the file size, use fstat to find out.  fstat on an open
 362     // file descriptor is cheaper than stat on a random path.
 363     if (FileSize == uint64_t(-1)) {
 364       sys::fs::file_status Status;
 365       error_code EC = sys::fs::status(FD, Status);
 366       if (EC)
 367         return EC;
 368
 369       // If this not a file or a block device (e.g. it's a named pipe
 370       // or character device), we can't trust the size. Create the memory
 371       // buffer by copying off the stream.
 372       sys::fs::file_type Type = Status.type();
 373       if (Type != sys::fs::file_type::regular_file &&
 374           Type != sys::fs::file_type::block_file)
 375         return getMemoryBufferForStream(FD, Filename, Result);
 376
 377       FileSize = Status.getSize();
 378     }
 379     MapSize = FileSize;
 380   }
 381
 382   if (shouldUseMmap(FD, FileSize, MapSize, Offset, RequiresNullTerminator,
 383                     PageSize, IsVolatileSize)) {
 384     error_code EC;
 385     Result.reset(new (NamedBufferAlloc(Filename)) MemoryBufferMMapFile(
 386         RequiresNullTerminator, FD, MapSize, Offset, EC));
 387     if (!EC)
 388       return error_code::success();
 389   }
 390
 391   MemoryBuffer *Buf = MemoryBuffer::getNewUninitMemBuffer(MapSize, Filename);
 392   if (!Buf) {
 393     // Failed to create a buffer. The only way it can fail is if
 394     // new(std::nothrow) returns 0.
 395     return make_error_code(errc::not_enough_memory);
 396   }
 397
 398   std::unique_ptr<MemoryBuffer> SB(Buf);
 399   char *BufPtr = const_cast<char*>(SB->getBufferStart());
 400
 401   size_t BytesLeft = MapSize;
 402 #ifndef HAVE_PREAD
 403   if (lseek(FD, Offset, SEEK_SET) == -1)
 404     return error_code(errno, posix_category());
 405 #endif
 406
 407   while (BytesLeft) {
 408 #ifdef HAVE_PREAD
 409     ssize_t NumRead = ::pread(FD, BufPtr, BytesLeft, MapSize-BytesLeft+Offset);
 410 #else
 411     ssize_t NumRead = ::read(FD, BufPtr, BytesLeft);
 412 #endif
 413     if (NumRead == -1) {
 414       if (errno == EINTR)
 415         continue;
 416       // Error while reading.
 417       return error_code(errno, posix_category());
 418     }
 419     if (NumRead == 0) {
 420       memset(BufPtr, 0, BytesLeft); // zero-initialize rest of the buffer.
 421       break;
 422     }
 423     BytesLeft -= NumRead;
 424     BufPtr += NumRead;
 425   }
 426
 427   Result.swap(SB);
 428   return error_code::success();
 429 }
 430
 431 error_code MemoryBuffer::getOpenFile(int FD, const char *Filename,
 432                                      std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result,
 433                                      uint64_t FileSize,
 434                                      bool RequiresNullTerminator,
 435                                      bool IsVolatileSize) {
 436   return getOpenFileImpl(FD, Filename, Result, FileSize, FileSize, 0,
 437                          RequiresNullTerminator, IsVolatileSize);
 438 }
 439
 440 error_code MemoryBuffer::getOpenFile(int FD, const char *Filename,
 441                                      OwningPtr<MemoryBuffer> &Result,
 442                                      uint64_t FileSize,
 443                                      bool RequiresNullTerminator,
 444                                      bool IsVolatileSize) {
 445   std::unique_ptr<MemoryBuffer> MB;
 446   error_code ec = getOpenFileImpl(FD, Filename, MB, FileSize, FileSize, 0,
 447                                   RequiresNullTerminator, IsVolatileSize);
 448   Result = std::move(MB);
 449   return ec;
 450 }
 451
 452 error_code MemoryBuffer::getOpenFileSlice(int FD, const char *Filename,
 453                                           std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result,
 454                                           uint64_t MapSize, int64_t Offset,
 455                                           bool IsVolatileSize) {
 456   return getOpenFileImpl(FD, Filename, Result, -1, MapSize, Offset, false,
 457                          IsVolatileSize);
 458 }
 459
 460 error_code MemoryBuffer::getOpenFileSlice(int FD, const char *Filename,
 461                                           OwningPtr<MemoryBuffer> &Result,
 462                                           uint64_t MapSize, int64_t Offset,
 463                                           bool IsVolatileSize) {
 464   std::unique_ptr<MemoryBuffer> MB;
 465   error_code ec = getOpenFileImpl(FD, Filename, MB, -1, MapSize, Offset, false,
 466                                   IsVolatileSize);
 467   Result = std::move(MB);
 468   return ec;
 469 }
 470
 471 //===----------------------------------------------------------------------===//
 472 // MemoryBuffer::getSTDIN implementation.
 473 //===----------------------------------------------------------------------===//
 474
 475 error_code MemoryBuffer::getSTDIN(std::unique_ptr<MemoryBuffer> &Result) {
 476   // Read in all of the data from stdin, we cannot mmap stdin.
 477   //
 478   // FIXME: That isn't necessarily true, we should try to mmap stdin and
 479   // fallback if it fails.
 480   sys::ChangeStdinToBinary();
 481
 482   return getMemoryBufferForStream(0, "<stdin>", Result);
 483 }
 484
 485 error_code MemoryBuffer::getSTDIN(OwningPtr<MemoryBuffer> &Result) {
 486   std::unique_ptr<MemoryBuffer> MB;
 487   error_code ec = getSTDIN(MB);
 488   Result = std::move(MB);
 489   return ec;
 490 }