232a5c23d2a488493dbad0c8495125235a7af226
[oota-llvm.git] / tools / llvm-ar / Archive.h
1 //===-- llvm/Bitcode/Archive.h - LLVM Bitcode Archive -----------*- C++ -*-===//
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 header file declares the Archive and ArchiveMember classes that provide
11 // manipulation of LLVM Archive files.  The implementation is provided by the
12 // lib/Bitcode/Archive library.  This library is used to read and write
13 // archive (*.a) files that contain LLVM bitcode files (or others).
14 //
15 //===----------------------------------------------------------------------===//
16
17 #ifndef TOOLS_LLVM_AR_ARCHIVE_H
18 #define TOOLS_LLVM_AR_ARCHIVE_H
19
20 #include "llvm/ADT/ilist.h"
21 #include "llvm/ADT/ilist_node.h"
22 #include "llvm/Support/Path.h"
23 #include "llvm/Support/TimeValue.h"
24 #include <map>
25 #include <set>
26
27 namespace llvm {
28   class MemoryBuffer;
29
30 // Forward declare classes
31 class Module;              // From VMCore
32 class Archive;             // Declared below
33 class ArchiveMemberHeader; // Internal implementation class
34 class LLVMContext;         // Global data
35
36 /// This class is the main class manipulated by users of the Archive class. It
37 /// holds information about one member of the Archive. It is also the element
38 /// stored by the Archive's ilist, the Archive's main abstraction. Because of
39 /// the special requirements of archive files, users are not permitted to
40 /// construct ArchiveMember instances. You should obtain them from the methods
41 /// of the Archive class instead.
42 /// @brief This class represents a single archive member.
43 class ArchiveMember : public ilist_node<ArchiveMember> {
44   /// @name Types
45   /// @{
46   public:
47     /// These flags are used internally by the archive member to specify various
48     /// characteristics of the member. The various "is" methods below provide
49     /// access to the flags. The flags are not user settable.
50     enum Flags {
51       SVR4SymbolTableFlag = 1,     ///< Member is a SVR4 symbol table
52       BSD4SymbolTableFlag = 2,     ///< Member is a BSD4 symbol table
53       BitcodeFlag         = 4,     ///< Member is bitcode
54       HasPathFlag         = 8,     ///< Member has a full or partial path
55       HasLongFilenameFlag = 16,    ///< Member uses the long filename syntax
56       StringTableFlag     = 32     ///< Member is an ar(1) format string table
57     };
58
59   /// @}
60   /// @name Accessors
61   /// @{
62   public:
63     /// @returns the parent Archive instance
64     /// @brief Get the archive associated with this member
65     Archive* getArchive() const          { return parent; }
66
67     /// @returns the path to the Archive's file
68     /// @brief Get the path to the archive member
69     StringRef getPath() const     { return path; }
70
71     /// The "user" is the owner of the file per Unix security. This may not
72     /// have any applicability on non-Unix systems but is a required component
73     /// of the "ar" file format.
74     /// @brief Get the user associated with this archive member.
75     unsigned getUser() const             { return User; }
76
77     /// The "group" is the owning group of the file per Unix security. This
78     /// may not have any applicability on non-Unix systems but is a required
79     /// component of the "ar" file format.
80     /// @brief Get the group associated with this archive member.
81     unsigned getGroup() const            { return Group; }
82
83     /// The "mode" specifies the access permissions for the file per Unix
84     /// security. This may not have any applicability on non-Unix systems but is
85     /// a required component of the "ar" file format.
86     /// @brief Get the permission mode associated with this archive member.
87     unsigned getMode() const             { return Mode; }
88
89     /// This method returns the time at which the archive member was last
90     /// modified when it was not in the archive.
91     /// @brief Get the time of last modification of the archive member.
92     sys::TimeValue getModTime() const    { return ModTime; }
93
94     /// @returns the size of the archive member in bytes.
95     /// @brief Get the size of the archive member.
96     uint64_t getSize() const             { return Size; }
97
98     /// This method returns the total size of the archive member as it
99     /// appears on disk. This includes the file content, the header, the
100     /// long file name if any, and the padding.
101     /// @brief Get total on-disk member size.
102     unsigned getMemberSize() const;
103
104     /// This method will return a pointer to the in-memory content of the
105     /// archive member, if it is available. If the data has not been loaded
106     /// into memory, the return value will be null.
107     /// @returns a pointer to the member's data.
108     /// @brief Get the data content of the archive member
109     const char* getData() const { return data; }
110
111     /// @returns true iff the member is a SVR4 (non-LLVM) symbol table
112     /// @brief Determine if this member is a SVR4 symbol table.
113     bool isSVR4SymbolTable() const { return flags&SVR4SymbolTableFlag; }
114
115     /// @returns true iff the member is a BSD4.4 (non-LLVM) symbol table
116     /// @brief Determine if this member is a BSD4.4 symbol table.
117     bool isBSD4SymbolTable() const { return flags&BSD4SymbolTableFlag; }
118
119     /// @returns true iff the archive member is the ar(1) string table
120     /// @brief Determine if this member is the ar(1) string table.
121     bool isStringTable() const { return flags&StringTableFlag; }
122
123     /// @returns true iff the archive member is a bitcode file.
124     /// @brief Determine if this member is a bitcode file.
125     bool isBitcode() const { return flags&BitcodeFlag; }
126
127     /// @returns true iff the file name contains a path (directory) component.
128     /// @brief Determine if the member has a path
129     bool hasPath() const { return flags&HasPathFlag; }
130
131     /// Long filenames are an artifact of the ar(1) file format which allows
132     /// up to sixteen characters in its header and doesn't allow a path
133     /// separator character (/). To avoid this, a "long format" member name is
134     /// allowed that doesn't have this restriction. This method determines if
135     /// that "long format" is used for this member.
136     /// @returns true iff the file name uses the long form
137     /// @brief Determine if the member has a long file name
138     bool hasLongFilename() const { return flags&HasLongFilenameFlag; }
139
140     /// This method causes the archive member to be replaced with the contents
141     /// of the file specified by \p File. The contents of \p this will be
142     /// updated to reflect the new data from \p File. The \p File must exist and
143     /// be readable on entry to this method.
144     /// @returns true if an error occurred, false otherwise
145     /// @brief Replace contents of archive member with a new file.
146     bool replaceWith(StringRef aFile, std::string* ErrMsg);
147
148   /// @}
149   /// @name Data
150   /// @{
151   private:
152     Archive *parent;  ///< Pointer to parent archive
153     std::string path; ///< Path of file containing the member
154     uint32_t User;
155     uint32_t Group;
156     uint32_t Mode;
157     sys::TimeValue ModTime;
158     uint64_t Size;
159     unsigned flags;   ///< Flags about the archive member
160     const char *data; ///< Data for the member
161
162   /// @}
163   /// @name Constructors
164   /// @{
165   public:
166     /// The default constructor is only used by the Archive's iplist when it
167     /// constructs the list's sentry node.
168     ArchiveMember();
169
170   private:
171     /// Used internally by the Archive class to construct an ArchiveMember.
172     /// The contents of the ArchiveMember are filled out by the Archive class.
173     explicit ArchiveMember(Archive *PAR);
174
175     // So Archive can construct an ArchiveMember
176     friend class llvm::Archive;
177   /// @}
178 };
179
180 /// This class defines the interface to LLVM Archive files. The Archive class
181 /// presents the archive file as an ilist of ArchiveMember objects. The members
182 /// can be rearranged in any fashion either by directly editing the ilist or by
183 /// using editing methods on the Archive class (recommended). The Archive
184 /// class also provides several ways of accessing the archive file for various
185 /// purposes such as editing and linking.  Full symbol table support is provided
186 /// for loading only those files that resolve symbols. Note that read
187 /// performance of this library is _crucial_ for performance of JIT type
188 /// applications and the linkers. Consequently, the implementation of the class
189 /// is optimized for reading.
190 class Archive {
191
192   /// @name Types
193   /// @{
194   public:
195     /// This is the ilist type over which users may iterate to examine
196     /// the contents of the archive
197     /// @brief The ilist type of ArchiveMembers that Archive contains.
198     typedef iplist<ArchiveMember> MembersList;
199
200     /// @brief Forward mutable iterator over ArchiveMember
201     typedef MembersList::iterator iterator;
202
203     /// @brief Forward immutable iterator over ArchiveMember
204     typedef MembersList::const_iterator const_iterator;
205
206     /// @brief Reverse mutable iterator over ArchiveMember
207     typedef std::reverse_iterator<iterator> reverse_iterator;
208
209     /// @brief Reverse immutable iterator over ArchiveMember
210     typedef std::reverse_iterator<const_iterator> const_reverse_iterator;
211
212     /// @brief The in-memory version of the symbol table
213     typedef std::map<std::string,unsigned> SymTabType;
214
215   /// @}
216   /// @name ilist accessor methods
217   /// @{
218   public:
219     inline iterator               begin()        { return members.begin();  }
220     inline const_iterator         begin()  const { return members.begin();  }
221     inline iterator               end  ()        { return members.end();    }
222     inline const_iterator         end  ()  const { return members.end();    }
223
224     inline reverse_iterator       rbegin()       { return members.rbegin(); }
225     inline const_reverse_iterator rbegin() const { return members.rbegin(); }
226     inline reverse_iterator       rend  ()       { return members.rend();   }
227     inline const_reverse_iterator rend  () const { return members.rend();   }
228
229     inline size_t                 size()   const { return members.size();   }
230     inline bool                   empty()  const { return members.empty();  }
231     inline const ArchiveMember&   front()  const { return members.front();  }
232     inline       ArchiveMember&   front()        { return members.front();  }
233     inline const ArchiveMember&   back()   const { return members.back();   }
234     inline       ArchiveMember&   back()         { return members.back();   }
235
236   /// @}
237   /// @name ilist mutator methods
238   /// @{
239   public:
240     /// This method splices a \p src member from an archive (possibly \p this),
241     /// to a position just before the member given by \p dest in \p this. When
242     /// the archive is written, \p src will be written in its new location.
243     /// @brief Move a member to a new location
244     inline void splice(iterator dest, Archive& arch, iterator src)
245       { return members.splice(dest,arch.members,src); }
246
247     /// This method erases a \p target member from the archive. When the
248     /// archive is written, it will no longer contain \p target. The associated
249     /// ArchiveMember is deleted.
250     /// @brief Erase a member.
251     inline iterator erase(iterator target) { return members.erase(target); }
252
253   /// @}
254   /// @name Constructors
255   /// @{
256   public:
257     /// Create an empty archive file and associate it with the \p Filename. This
258     /// method does not actually create the archive disk file. It creates an
259     /// empty Archive object. If the writeToDisk method is called, the archive
260     /// file \p Filename will be created at that point, with whatever content
261     /// the returned Archive object has at that time.
262     /// @returns An Archive* that represents the new archive file.
263     /// @brief Create an empty Archive.
264     static Archive *CreateEmpty(
265         StringRef Filename, ///< Name of the archive to (eventually) create.
266         LLVMContext &C      ///< Context to use for global information
267         );
268
269     /// Open an existing archive and load its contents in preparation for
270     /// editing. After this call, the member ilist is completely populated based
271     /// on the contents of the archive file. You should use this form of open if
272     /// you intend to modify the archive or traverse its contents (e.g. for
273     /// printing).
274     /// @brief Open and load an archive file
275     static Archive *OpenAndLoad(
276         StringRef filePath,       ///< The file path to open and load
277         LLVMContext &C,           ///< The context to use for global information
278         std::string *ErrorMessage ///< An optional error string
279         );
280
281     /// This destructor cleans up the Archive object, releases all memory, and
282     /// closes files. It does nothing with the archive file on disk. If you
283     /// haven't used the writeToDisk method by the time the destructor is
284     /// called, all changes to the archive will be lost.
285     /// @brief Destruct in-memory archive
286     ~Archive();
287
288   /// @}
289   /// @name Accessors
290   /// @{
291   public:
292     /// @returns the path to the archive file.
293     /// @brief Get the archive path.
294     StringRef getPath() { return archPath; }
295
296     /// This method is provided so that editing methods can be invoked directly
297     /// on the Archive's iplist of ArchiveMember. However, it is recommended
298     /// that the usual STL style iterator interface be used instead.
299     /// @returns the iplist of ArchiveMember
300     /// @brief Get the iplist of the members
301     MembersList& getMembers() { return members; }
302
303     /// This method allows direct query of the Archive's symbol table. The
304     /// symbol table is a std::map of std::string (the symbol) to unsigned (the
305     /// file offset). Note that for efficiency reasons, the offset stored in
306     /// the symbol table is not the actual offset. It is the offset from the
307     /// beginning of the first "real" file member (after the symbol table). Use
308     /// the getFirstFileOffset() to obtain that offset and add this value to the
309     /// offset in the symbol table to obtain the real file offset. Note that
310     /// there is purposefully no interface provided by Archive to look up
311     /// members by their offset. Use the findModulesDefiningSymbols and
312     /// findModuleDefiningSymbol methods instead.
313     /// @returns the Archive's symbol table.
314     /// @brief Get the archive's symbol table
315     const SymTabType& getSymbolTable() { return symTab; }
316
317     /// This method returns the offset in the archive file to the first "real"
318     /// file member. Archive files, on disk, have a signature and might have a
319     /// symbol table that precedes the first actual file member. This method
320     /// allows you to determine what the size of those fields are.
321     /// @returns the offset to the first "real" file member  in the archive.
322     /// @brief Get the offset to the first "real" file member  in the archive.
323     unsigned getFirstFileOffset() { return firstFileOffset; }
324
325     /// This method will scan the archive for bitcode modules, interpret them
326     /// and return a vector of the instantiated modules in \p Modules. If an
327     /// error occurs, this method will return true. If \p ErrMessage is not null
328     /// and an error occurs, \p *ErrMessage will be set to a string explaining
329     /// the error that occurred.
330     /// @returns true if an error occurred
331     /// @brief Instantiate all the bitcode modules located in the archive
332     bool getAllModules(std::vector<Module*>& Modules, std::string* ErrMessage);
333
334     /// This accessor looks up the \p symbol in the archive's symbol table and
335     /// returns the associated module that defines that symbol. This method can
336     /// be called as many times as necessary. This is handy for linking the
337     /// archive into another module based on unresolved symbols. Note that the
338     /// Module returned by this accessor should not be deleted by the caller. It
339     /// is managed internally by the Archive class. It is possible that multiple
340     /// calls to this accessor will return the same Module instance because the
341     /// associated module defines multiple symbols.
342     /// @returns The Module* found or null if the archive does not contain a
343     /// module that defines the \p symbol.
344     /// @brief Look up a module by symbol name.
345     Module* findModuleDefiningSymbol(
346       const std::string& symbol,  ///< Symbol to be sought
347       std::string* ErrMessage     ///< Error message storage, if non-zero
348     );
349
350     /// This method is similar to findModuleDefiningSymbol but allows lookup of
351     /// more than one symbol at a time. If \p symbols contains a list of
352     /// undefined symbols in some module, then calling this method is like
353     /// making one complete pass through the archive to resolve symbols but is
354     /// more efficient than looking at the individual members. Note that on
355     /// exit, the symbols resolved by this method will be removed from \p
356     /// symbols to ensure they are not re-searched on a subsequent call. If
357     /// you need to retain the list of symbols, make a copy.
358     /// @brief Look up multiple symbols in the archive.
359     bool findModulesDefiningSymbols(
360       std::set<std::string>& symbols,     ///< Symbols to be sought
361       SmallVectorImpl<Module*>& modules,  ///< The modules matching \p symbols
362       std::string* ErrMessage             ///< Error msg storage, if non-zero
363     );
364
365     /// This method determines whether the archive is a properly formed llvm
366     /// bitcode archive.  It first makes sure the symbol table has been loaded
367     /// and has a non-zero size.  If it does, then it is an archive.  If not,
368     /// then it tries to load all the bitcode modules of the archive.  Finally,
369     /// it returns whether it was successful.
370     /// @returns true if the archive is a proper llvm bitcode archive
371     /// @brief Determine whether the archive is a proper llvm bitcode archive.
372     bool isBitcodeArchive();
373
374   /// @}
375   /// @name Mutators
376   /// @{
377   public:
378     /// This method is the only way to get the archive written to disk. It
379     /// creates or overwrites the file specified when \p this was created
380     /// or opened. The arguments provide options for writing the archive. If
381     /// \p CreateSymbolTable is true, the archive is scanned for bitcode files
382     /// and a symbol table of the externally visible function and global
383     /// variable names is created. If \p TruncateNames is true, the names of the
384     /// archive members will have their path component stripped and the file
385     /// name will be truncated at 15 characters. If \p Compress is specified,
386     /// all archive members will be compressed before being written. If
387     /// \p PrintSymTab is true, the symbol table will be printed to std::cout.
388     /// @returns true if an error occurred, \p error set to error message;
389     /// returns false if the writing succeeded.
390     /// @brief Write (possibly modified) archive contents to disk
391     bool writeToDisk(
392       bool CreateSymbolTable=false,   ///< Create Symbol table
393       bool TruncateNames=false,       ///< Truncate the filename to 15 chars
394       std::string* ErrMessage=0       ///< If non-null, where error msg is set
395     );
396
397     /// This method adds a new file to the archive. The \p filename is examined
398     /// to determine just enough information to create an ArchiveMember object
399     /// which is then inserted into the Archive object's ilist at the location
400     /// given by \p where.
401     /// @returns true if an error occurred, false otherwise
402     /// @brief Add a file to the archive.
403     bool addFileBefore(StringRef filename, ///< The file to be added
404                        iterator where,     ///< Insertion point
405                        std::string *ErrMsg ///< Optional error message location
406                        );
407
408   /// @}
409   /// @name Implementation
410   /// @{
411   protected:
412     /// @brief Construct an Archive for \p filename and optionally  map it
413     /// into memory.
414     explicit Archive(StringRef filename, LLVMContext& C);
415
416     /// @returns A fully populated ArchiveMember or 0 if an error occurred.
417     /// @brief Parse the header of a member starting at \p At
418     ArchiveMember* parseMemberHeader(
419       const char*&At,    ///< The pointer to the location we're parsing
420       const char*End,    ///< The pointer to the end of the archive
421       std::string* error ///< Optional error message catcher
422     );
423
424     /// @param ErrMessage Set to address of a std::string to get error messages
425     /// @returns false on error
426     /// @brief Check that the archive signature is correct
427     bool checkSignature(std::string* ErrMessage);
428
429     /// @param ErrMessage Set to address of a std::string to get error messages
430     /// @returns false on error
431     /// @brief Load the entire archive.
432     bool loadArchive(std::string* ErrMessage);
433
434     /// @param ErrMessage Set to address of a std::string to get error messages
435     /// @returns false on error
436     /// @brief Load just the symbol table.
437     bool loadSymbolTable(std::string* ErrMessage);
438
439     /// Writes one ArchiveMember to an ofstream. If an error occurs, returns
440     /// false, otherwise true. If an error occurs and error is non-null then
441     /// it will be set to an error message.
442     /// @returns false if writing member succeeded,
443     /// returns true if writing member failed, \p error set to error message.
444     bool writeMember(
445       const ArchiveMember& member, ///< The member to be written
446       std::ofstream& ARFile,       ///< The file to write member onto
447       bool CreateSymbolTable,      ///< Should symbol table be created?
448       bool TruncateNames,          ///< Should names be truncated to 11 chars?
449       std::string* ErrMessage      ///< If non-null, place were error msg is set
450     );
451
452     /// @brief Fill in an ArchiveMemberHeader from ArchiveMember.
453     bool fillHeader(const ArchiveMember&mbr,
454                     ArchiveMemberHeader& hdr,int sz, bool TruncateNames) const;
455
456     /// @brief Maps archive into memory
457     bool mapToMemory(std::string* ErrMsg);
458
459     /// @brief Frees all the members and unmaps the archive file.
460     void cleanUpMemory();
461
462     /// This type is used to keep track of bitcode modules loaded from the
463     /// symbol table. It maps the file offset to a pair that consists of the
464     /// associated ArchiveMember and the Module.
465     /// @brief Module mapping type
466     typedef std::map<unsigned,std::pair<Module*,ArchiveMember*> >
467       ModuleMap;
468
469
470   /// @}
471   /// @name Data
472   /// @{
473   protected:
474     std::string archPath;     ///< Path to the archive file we read/write
475     MembersList members;      ///< The ilist of ArchiveMember
476     MemoryBuffer *mapfile;    ///< Raw Archive contents mapped into memory
477     const char* base;         ///< Base of the memory mapped file data
478     SymTabType symTab;        ///< The symbol table
479     std::string strtab;       ///< The string table for long file names
480     unsigned symTabSize;      ///< Size in bytes of symbol table
481     unsigned firstFileOffset; ///< Offset to first normal file.
482     ModuleMap modules;        ///< The modules loaded via symbol lookup.
483     ArchiveMember* foreignST; ///< This holds the foreign symbol table.
484     LLVMContext& Context;     ///< This holds global data.
485   /// @}
486   /// @name Hidden
487   /// @{
488   private:
489     Archive() LLVM_DELETED_FUNCTION;
490     Archive(const Archive&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
491     Archive& operator=(const Archive&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
492   /// @}
493 };
494
495 } // End llvm namespace
496
497 #endif