lib/Target/ARM/ARMAsmBackend.cpp

   1 //===-- ARMAsmBackend.cpp - ARM Assembler Backend -------------------------===//
   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 "ARM.h"
  11 #include "ARMAddressingModes.h"
  12 #include "ARMFixupKinds.h"
  13 #include "llvm/ADT/Twine.h"
  14 #include "llvm/MC/MCAssembler.h"
  15 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
  16 #include "llvm/MC/MCObjectFormat.h"
  17 #include "llvm/MC/MCObjectWriter.h"
  18 #include "llvm/MC/MCSectionELF.h"
  19 #include "llvm/MC/MCSectionMachO.h"
  20 #include "llvm/Object/MachOFormat.h"
  21 #include "llvm/Support/ELF.h"
  22 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  23 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetAsmBackend.h"
  25 #include "llvm/Target/TargetRegistry.h"
  26 using namespace llvm;
  27
  28 namespace {
  29 class ARMAsmBackend : public TargetAsmBackend {
  30 public:
  31   ARMAsmBackend(const Target &T) : TargetAsmBackend() {}
  32
  33   bool MayNeedRelaxation(const MCInst &Inst) const;
  34
  35   void RelaxInstruction(const MCInst &Inst, MCInst &Res) const;
  36
  37   bool WriteNopData(uint64_t Count, MCObjectWriter *OW) const;
  38
  39   unsigned getPointerSize() const {
  40     return 4;
  41   }
  42 };
  43 } // end anonymous namespace
  44
  45 bool ARMAsmBackend::MayNeedRelaxation(const MCInst &Inst) const {
  46   // FIXME: Thumb targets, different move constant targets..
  47   return false;
  48 }
  49
  50 void ARMAsmBackend::RelaxInstruction(const MCInst &Inst, MCInst &Res) const {
  51   assert(0 && "ARMAsmBackend::RelaxInstruction() unimplemented");
  52   return;
  53 }
  54
  55 bool ARMAsmBackend::WriteNopData(uint64_t Count, MCObjectWriter *OW) const {
  56   // FIXME: Zero fill for now. That's not right, but at least will get the
  57   // section size right.
  58   for (uint64_t i = 0; i != Count; ++i)
  59     OW->Write8(0);
  60   return true;
  61 }
  62
  63 static unsigned adjustFixupValue(unsigned Kind, uint64_t Value) {
  64   switch (Kind) {
  65   default:
  66     llvm_unreachable("Unknown fixup kind!");
  67   case FK_Data_4:
  68     return Value;
  69   case ARM::fixup_arm_movt_hi16:
  70   case ARM::fixup_arm_movw_lo16: {
  71     unsigned Hi4 = (Value & 0xF000) >> 12;
  72     unsigned Lo12 = Value & 0x0FFF;
  73     // inst{19-16} = Hi4;
  74     // inst{11-0} = Lo12;
  75     Value = (Hi4 << 16) | (Lo12);
  76     return Value;
  77   }
  78   case ARM::fixup_arm_ldst_pcrel_12: {
  79     bool isAdd = true;
  80     // ARM PC-relative values are offset by 8.
  81     Value -= 8;
  82     if ((int64_t)Value < 0) {
  83       Value = -Value;
  84       isAdd = false;
  85     }
  86     assert ((Value < 4096) && "Out of range pc-relative fixup value!");
  87     Value |= isAdd << 23;
  88     return Value;
  89   }
  90   case ARM::fixup_arm_adr_pcrel_12: {
  91     // ARM PC-relative values are offset by 8.
  92     Value -= 8;
  93     unsigned opc = 4; // bits {24-21}. Default to add: 0b0100
  94     if ((int64_t)Value < 0) {
  95       Value = -Value;
  96       opc = 2; // 0b0010
  97     }
  98     assert(ARM_AM::getSOImmVal(Value) != -1 &&
  99            "Out of range pc-relative fixup value!");
 100     // Encode the immediate and shift the opcode into place.
 101     return ARM_AM::getSOImmVal(Value) | (opc << 21);
 102   }
 103   case ARM::fixup_arm_branch:
 104     // These values don't encode the low two bits since they're always zero.
 105     // Offset by 8 just as above.
 106     return 0xffffff & ((Value - 8) >> 2);
 107   case ARM::fixup_arm_thumb_bl: {
 108     // The value doesn't encode the low bit (always zero) and is offset by
 109     // four. The value is encoded into disjoint bit positions in the destination
 110     // opcode. x = unchanged, I = immediate value bit, S = sign extension bit
 111     // xxxxxSIIIIIIIIII xxxxxIIIIIIIIIII
 112     // Note that the halfwords are stored high first, low second; so we need
 113     // to transpose the fixup value here to map properly.
 114     uint32_t Binary = 0x3fffff & ((Value - 4) >> 1);
 115     Binary = ((Binary & 0x7ff) << 16) | (Binary >> 11);
 116     return Binary;
 117   }
 118   case ARM::fixup_arm_pcrel_10: {
 119     // Offset by 8 just as above.
 120     Value = Value - 8;
 121     bool isAdd = true;
 122     if ((int64_t)Value < 0) {
 123       Value = -Value;
 124       isAdd = false;
 125     }
 126     // These values don't encode the low two bits since they're always zero.
 127     Value >>= 2;
 128     assert ((Value < 256) && "Out of range pc-relative fixup value!");
 129     Value |= isAdd << 23;
 130     return Value;
 131   }
 132   }
 133 }
 134
 135 namespace {
 136
 137 // FIXME: This should be in a separate file.
 138 // ELF is an ELF of course...
 139 class ELFARMAsmBackend : public ARMAsmBackend {
 140   MCELFObjectFormat Format;
 141
 142 public:
 143   Triple::OSType OSType;
 144   ELFARMAsmBackend(const Target &T, Triple::OSType _OSType)
 145     : ARMAsmBackend(T), OSType(_OSType) {
 146     HasScatteredSymbols = true;
 147   }
 148
 149   virtual const MCObjectFormat &getObjectFormat() const {
 150     return Format;
 151   }
 152
 153   void ApplyFixup(const MCFixup &Fixup, char *Data, unsigned DataSize,
 154                   uint64_t Value) const;
 155
 156   MCObjectWriter *createObjectWriter(raw_ostream &OS) const {
 157     return createELFObjectWriter(OS, /*Is64Bit=*/false,
 158                                  OSType, ELF::EM_ARM,
 159                                  /*IsLittleEndian=*/true,
 160                                  /*HasRelocationAddend=*/false);
 161   }
 162 };
 163
 164 // FIXME: Raise this to share code between Darwin and ELF.
 165 void ELFARMAsmBackend::ApplyFixup(const MCFixup &Fixup, char *Data,
 166                                   unsigned DataSize, uint64_t Value) const {
 167   unsigned NumBytes = 4;        // FIXME: 2 for Thumb
 168
 169   Value = adjustFixupValue(Fixup.getKind(), Value);
 170   if (!Value) return;           // No need to encode nothing.
 171
 172   unsigned Offset = Fixup.getOffset();
 173   assert(Offset % NumBytes == 0 && "Offset mod NumBytes is nonzero!");
 174
 175   // For each byte of the fragment that the fixup touches, mask in the bits from
 176   // the fixup value. The Value has been "split up" into the appropriate
 177   // bitfields above.
 178   for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i)
 179     Data[Offset + i] |= uint8_t((Value >> (i * 8)) & 0xff);
 180 }
 181
 182 // FIXME: This should be in a separate file.
 183 class DarwinARMAsmBackend : public ARMAsmBackend {
 184   MCMachOObjectFormat Format;
 185 public:
 186   DarwinARMAsmBackend(const Target &T) : ARMAsmBackend(T) {
 187     HasScatteredSymbols = true;
 188   }
 189
 190   virtual const MCObjectFormat &getObjectFormat() const {
 191     return Format;
 192   }
 193
 194   void ApplyFixup(const MCFixup &Fixup, char *Data, unsigned DataSize,
 195                   uint64_t Value) const;
 196
 197   MCObjectWriter *createObjectWriter(raw_ostream &OS) const {
 198     // FIXME: Subtarget info should be derived. Force v7 for now.
 199     return createMachObjectWriter(OS, /*Is64Bit=*/false,
 200                                   object::mach::CTM_ARM,
 201                                   object::mach::CSARM_V7,
 202                                   /*IsLittleEndian=*/true);
 203   }
 204
 205   virtual bool doesSectionRequireSymbols(const MCSection &Section) const {
 206     return false;
 207   }
 208 };
 209
 210 static unsigned getFixupKindNumBytes(unsigned Kind) {
 211   switch (Kind) {
 212   default:
 213     llvm_unreachable("Unknown fixup kind!");
 214   case FK_Data_4:
 215     return 4;
 216   case ARM::fixup_arm_ldst_pcrel_12:
 217   case ARM::fixup_arm_pcrel_10:
 218   case ARM::fixup_arm_adr_pcrel_12:
 219   case ARM::fixup_arm_branch:
 220     return 3;
 221   case ARM::fixup_arm_thumb_bl:
 222     return 4;
 223   }
 224 }
 225
 226 void DarwinARMAsmBackend::ApplyFixup(const MCFixup &Fixup, char *Data,
 227                                      unsigned DataSize, uint64_t Value) const {
 228   unsigned NumBytes = getFixupKindNumBytes(Fixup.getKind());
 229   Value = adjustFixupValue(Fixup.getKind(), Value);
 230
 231   assert(Fixup.getOffset() + NumBytes <= DataSize &&
 232          "Invalid fixup offset!");
 233   // For each byte of the fragment that the fixup touches, mask in the
 234   // bits from the fixup value.
 235   for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i)
 236     Data[Fixup.getOffset() + i] |= uint8_t(Value >> (i * 8));
 237 }
 238
 239 } // end anonymous namespace
 240
 241 TargetAsmBackend *llvm::createARMAsmBackend(const Target &T,
 242                                             const std::string &TT) {
 243   switch (Triple(TT).getOS()) {
 244   case Triple::Darwin:
 245     return new DarwinARMAsmBackend(T);
 246   case Triple::MinGW32:
 247   case Triple::Cygwin:
 248   case Triple::Win32:
 249     assert(0 && "Windows not supported on ARM");
 250   default:
 251     return new ELFARMAsmBackend(T, Triple(TT).getOS());
 252   }
 253 }