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_t2_pcrel_10:
 119   case ARM::fixup_arm_pcrel_10: {
 120     // Offset by 8 just as above.
 121     Value = Value - 8;
 122     bool isAdd = true;
 123     if ((int64_t)Value < 0) {
 124       Value = -Value;
 125       isAdd = false;
 126     }
 127     // These values don't encode the low two bits since they're always zero.
 128     Value >>= 2;
 129     assert ((Value < 256) && "Out of range pc-relative fixup value!");
 130     Value |= isAdd << 23;
 131
 132     // Same addressing mode as fixup_arm_pcrel_10, but with the bytes reordered.
 133     if (Kind == ARM::fixup_t2_pcrel_10) {
 134       uint64_t swapped = (Value & 0x00FF0000) >> 16;
 135       swapped |= (Value & 0xFF000000) >> 16;
 136       swapped |= (Value & 0x000000FF) << 16;
 137       swapped |= (Value & 0x0000FF00) << 16;
 138       return swapped;
 139     }
 140
 141     return Value;
 142   }
 143   }
 144 }
 145
 146 namespace {
 147
 148 // FIXME: This should be in a separate file.
 149 // ELF is an ELF of course...
 150 class ELFARMAsmBackend : public ARMAsmBackend {
 151   MCELFObjectFormat Format;
 152
 153 public:
 154   Triple::OSType OSType;
 155   ELFARMAsmBackend(const Target &T, Triple::OSType _OSType)
 156     : ARMAsmBackend(T), OSType(_OSType) {
 157     HasScatteredSymbols = true;
 158   }
 159
 160   virtual const MCObjectFormat &getObjectFormat() const {
 161     return Format;
 162   }
 163
 164   void ApplyFixup(const MCFixup &Fixup, char *Data, unsigned DataSize,
 165                   uint64_t Value) const;
 166
 167   MCObjectWriter *createObjectWriter(raw_ostream &OS) const {
 168     return createELFObjectWriter(OS, /*Is64Bit=*/false,
 169                                  OSType, ELF::EM_ARM,
 170                                  /*IsLittleEndian=*/true,
 171                                  /*HasRelocationAddend=*/false);
 172   }
 173 };
 174
 175 // FIXME: Raise this to share code between Darwin and ELF.
 176 void ELFARMAsmBackend::ApplyFixup(const MCFixup &Fixup, char *Data,
 177                                   unsigned DataSize, uint64_t Value) const {
 178   unsigned NumBytes = 4;        // FIXME: 2 for Thumb
 179   Value = adjustFixupValue(Fixup.getKind(), Value);
 180   if (!Value) return;           // Doesn't change encoding.
 181
 182   unsigned Offset = Fixup.getOffset();
 183   assert(Offset % NumBytes == 0 && "Offset mod NumBytes is nonzero!");
 184
 185   // For each byte of the fragment that the fixup touches, mask in the bits from
 186   // the fixup value. The Value has been "split up" into the appropriate
 187   // bitfields above.
 188   for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i)
 189     Data[Offset + i] |= uint8_t((Value >> (i * 8)) & 0xff);
 190 }
 191
 192 // FIXME: This should be in a separate file.
 193 class DarwinARMAsmBackend : public ARMAsmBackend {
 194   MCMachOObjectFormat Format;
 195 public:
 196   DarwinARMAsmBackend(const Target &T) : ARMAsmBackend(T) {
 197     HasScatteredSymbols = true;
 198   }
 199
 200   virtual const MCObjectFormat &getObjectFormat() const {
 201     return Format;
 202   }
 203
 204   void ApplyFixup(const MCFixup &Fixup, char *Data, unsigned DataSize,
 205                   uint64_t Value) const;
 206
 207   MCObjectWriter *createObjectWriter(raw_ostream &OS) const {
 208     // FIXME: Subtarget info should be derived. Force v7 for now.
 209     return createMachObjectWriter(OS, /*Is64Bit=*/false,
 210                                   object::mach::CTM_ARM,
 211                                   object::mach::CSARM_V7,
 212                                   /*IsLittleEndian=*/true);
 213   }
 214
 215   virtual bool doesSectionRequireSymbols(const MCSection &Section) const {
 216     return false;
 217   }
 218 };
 219
 220 /// getFixupKindNumBytes - The number of bytes the fixup may change.
 221 static unsigned getFixupKindNumBytes(unsigned Kind) {
 222   switch (Kind) {
 223   default:
 224     llvm_unreachable("Unknown fixup kind!");
 225   case FK_Data_4:
 226     return 4;
 227   case ARM::fixup_arm_ldst_pcrel_12:
 228   case ARM::fixup_arm_pcrel_10:
 229   case ARM::fixup_arm_adr_pcrel_12:
 230   case ARM::fixup_arm_branch:
 231     return 3;
 232   case ARM::fixup_t2_pcrel_10:
 233   case ARM::fixup_arm_thumb_bl:
 234     return 4;
 235   }
 236 }
 237
 238 void DarwinARMAsmBackend::ApplyFixup(const MCFixup &Fixup, char *Data,
 239                                      unsigned DataSize, uint64_t Value) const {
 240   unsigned NumBytes = getFixupKindNumBytes(Fixup.getKind());
 241   Value = adjustFixupValue(Fixup.getKind(), Value);
 242   if (!Value) return;           // Doesn't change encoding.
 243
 244   unsigned Offset = Fixup.getOffset();
 245   assert(Offset + NumBytes <= DataSize && "Invalid fixup offset!");
 246
 247   // For each byte of the fragment that the fixup touches, mask in the
 248   // bits from the fixup value.
 249   for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i)
 250     Data[Offset + i] |= uint8_t((Value >> (i * 8)) & 0xff);
 251 }
 252
 253 } // end anonymous namespace
 254
 255 TargetAsmBackend *llvm::createARMAsmBackend(const Target &T,
 256                                             const std::string &TT) {
 257   switch (Triple(TT).getOS()) {
 258   case Triple::Darwin:
 259     return new DarwinARMAsmBackend(T);
 260   case Triple::MinGW32:
 261   case Triple::Cygwin:
 262   case Triple::Win32:
 263     assert(0 && "Windows not supported on ARM");
 264   default:
 265     return new ELFARMAsmBackend(T, Triple(TT).getOS());
 266   }
 267 }