TargetRegistry: Change AsmPrinter constructor to be typed as returning an
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / MachOWriter.cpp
index 5ffd978f340cf28ad94999cf05ae4741e00ccb80..0ce9044e858abb715ea4833b7b27a05d54ac61bb 100644 (file)
@@ -2,8 +2,8 @@
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by Nate Begeman and is distributed under the
-// University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
+#include "MachO.h"
+#include "MachOWriter.h"
+#include "MachOCodeEmitter.h"
+#include "llvm/Constants.h"
+#include "llvm/DerivedTypes.h"
 #include "llvm/Module.h"
-#include "llvm/CodeGen/MachineCodeEmitter.h"
-#include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
-#include "llvm/CodeGen/MachOWriter.h"
-#include "llvm/ExecutionEngine/ExecutionEngine.h"
-#include "llvm/Target/TargetJITInfo.h"
+#include "llvm/PassManager.h"
+#include "llvm/Target/TargetAsmInfo.h"
+#include "llvm/Target/TargetData.h"
+#include "llvm/Target/TargetMachine.h"
+#include "llvm/Target/TargetMachOWriterInfo.h"
 #include "llvm/Support/Mangler.h"
-#include "llvm/Support/MathExtras.h"
-#include <algorithm>
-#include <iostream>
-using namespace llvm;
-
-//===----------------------------------------------------------------------===//
-//                       MachOCodeEmitter Implementation
-//===----------------------------------------------------------------------===//
+#include "llvm/Support/OutputBuffer.h"
+#include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 
 namespace llvm {
-  /// MachOCodeEmitter - This class is used by the MachOWriter to emit the code 
-  /// for functions to the Mach-O file.
-  class MachOCodeEmitter : public MachineCodeEmitter {
-    MachOWriter &MOW;
-    
-    /// MOS - The current section we're writing to
-    MachOWriter::MachOSection *MOS;
-
-    /// Relocations - These are the relocations that the function needs, as
-    /// emitted.
-    std::vector<MachineRelocation> Relocations;
-
-    /// MBBLocations - This vector is a mapping from MBB ID's to their address.
-    /// It is filled in by the StartMachineBasicBlock callback and queried by
-    /// the getMachineBasicBlockAddress callback.
-    std::vector<intptr_t> MBBLocations;
-    
-  public:
-    MachOCodeEmitter(MachOWriter &mow) : MOW(mow) {}
-
-    void startFunction(MachineFunction &F);
-    bool finishFunction(MachineFunction &F);
-
-    void addRelocation(const MachineRelocation &MR) {
-      Relocations.push_back(MR);
-    }
-    
-    virtual void StartMachineBasicBlock(MachineBasicBlock *MBB) {
-      if (MBBLocations.size() <= (unsigned)MBB->getNumber())
-        MBBLocations.resize((MBB->getNumber()+1)*2);
-      MBBLocations[MBB->getNumber()] = getCurrentPCValue();
-    }
 
-    virtual intptr_t getConstantPoolEntryAddress(unsigned Index) const {
-      assert(0 && "CP not implementated yet!");
-      return 0;
-    }
-    virtual intptr_t getJumpTableEntryAddress(unsigned Index) const {
-      assert(0 && "JT not implementated yet!");
-      return 0;
-    }
-
-    virtual intptr_t getMachineBasicBlockAddress(MachineBasicBlock *MBB) const {
-      assert(MBBLocations.size() > (unsigned)MBB->getNumber() && 
-             MBBLocations[MBB->getNumber()] && "MBB not emitted!");
-      return MBBLocations[MBB->getNumber()];
-    }
-
-    /// JIT SPECIFIC FUNCTIONS - DO NOT IMPLEMENT THESE HERE!
-    void startFunctionStub(unsigned StubSize) {
-      assert(0 && "JIT specific function called!");
-      abort();
-    }
-    void *finishFunctionStub(const Function *F) {
-      assert(0 && "JIT specific function called!");
-      abort();
-      return 0;
-    }
-  };
-}
-
-/// startFunction - This callback is invoked when a new machine function is
-/// about to be emitted.
-void MachOCodeEmitter::startFunction(MachineFunction &F) {
-  // Align the output buffer to the appropriate alignment, power of 2.
-  // FIXME: GENERICIZE!!
-  unsigned Align = 4;
-
-  // Get the Mach-O Section that this function belongs in.
-  MOS = &MOW.getTextSection();
-  
-   // FIXME: better memory management
-  MOS->SectionData.reserve(4096);
-  BufferBegin = &(MOS->SectionData[0]);
-  BufferEnd = BufferBegin + MOS->SectionData.capacity();
-  CurBufferPtr = BufferBegin + MOS->size;
-
-  // Upgrade the section alignment if required.
-  if (MOS->align < Align) MOS->align = Align;
-
-  // Make sure we only relocate to this function's MBBs.
-  MBBLocations.clear();
-}
-
-/// finishFunction - This callback is invoked after the function is completely
-/// finished.
-bool MachOCodeEmitter::finishFunction(MachineFunction &F) {
-  MOS->size += CurBufferPtr - BufferBegin;
-  
-  // Get a symbol for the function to add to the symbol table
-  const GlobalValue *FuncV = F.getFunction();
-  MachOSym FnSym(FuncV, MOW.Mang->getValueName(FuncV), MOS->Index);
-
-  // FIXME: emit constant pool to appropriate section(s)
-  // FIXME: emit jump table to appropriate section
-  
-  // Resolve the function's relocations either to concrete pointers in the case
-  // of branches from one block to another, or to target relocation entries.
-  for (unsigned i = 0, e = Relocations.size(); i != e; ++i) {
-    MachineRelocation &MR = Relocations[i];
-    if (MR.isBasicBlock()) {
-      void *MBBAddr = (void *)getMachineBasicBlockAddress(MR.getBasicBlock());
-      MR.setResultPointer(MBBAddr);
-      MOW.TM.getJITInfo()->relocate(BufferBegin, &MR, 1, 0);
-    } else if (MR.isConstantPoolIndex() || MR.isJumpTableIndex()) {
-      // Get the address of the index.
-      uint64_t Addr = 0;
-      // Generate the relocation(s) for the index.
-      MOW.GetTargetRelocation(*MOS, MR, Addr);
-    } else {
-      // Handle other types later once we've finalized the sections in the file.
-      MOS->Relocations.push_back(MR);
-    }
-  }
-  Relocations.clear();
-  
-  // Finally, add it to the symtab.
-  MOW.SymbolTable.push_back(FnSym);
-  return false;
+/// AddMachOWriter - Concrete function to add the Mach-O writer to the function
+/// pass manager.
+ObjectCodeEmitter *AddMachOWriter(PassManagerBase &PM,
+                                         raw_ostream &O,
+                                         TargetMachine &TM) {
+  MachOWriter *MOW = new MachOWriter(O, TM);
+  PM.add(MOW);
+  return MOW->getObjectCodeEmitter();
 }
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //                          MachOWriter Implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-MachOWriter::MachOWriter(std::ostream &o, TargetMachine &tm) : O(o), TM(tm) {
+char MachOWriter::ID = 0;
+
+MachOWriter::MachOWriter(raw_ostream &o, TargetMachine &tm)
+  : MachineFunctionPass(&ID), O(o), TM(tm) {
   is64Bit = TM.getTargetData()->getPointerSizeInBits() == 64;
   isLittleEndian = TM.getTargetData()->isLittleEndian();
 
+  TAI = TM.getTargetAsmInfo();
+
   // Create the machine code emitter object for this target.
-  MCE = new MachOCodeEmitter(*this);
+  MachOCE = new MachOCodeEmitter(*this, *getTextSection(true));
 }
 
 MachOWriter::~MachOWriter() {
-  delete MCE;
-}
-
-void MachOWriter::AddSymbolToSection(MachOSection &Sec, GlobalVariable *GV) {
-  const Type *Ty = GV->getType()->getElementType();
-  unsigned Size = TM.getTargetData()->getTypeSize(Ty);
-  unsigned Align = Log2_32(TM.getTargetData()->getTypeAlignment(Ty));
-  
-  MachOSym Sym(GV, Mang->getValueName(GV), Sec.Index);
-  // Reserve space in the .bss section for this symbol while maintaining the
-  // desired section alignment, which must be at least as much as required by
-  // this symbol.
-  if (Align) {
-    Sec.align = std::max(unsigned(Sec.align), Align);
-    Sec.size = (Sec.size + Align - 1) & ~(Align-1);
-  }
-  // Record the offset of the symbol, and then allocate space for it.
-  Sym.n_value = Sec.size;
-  Sec.size += Size;
-
-  switch (GV->getLinkage()) {
-  default:  // weak/linkonce handled above
-    assert(0 && "Unexpected linkage type!");
-  case GlobalValue::ExternalLinkage:
-    Sym.n_type |= MachOSym::N_EXT;
-    break;
-  case GlobalValue::InternalLinkage:
-    break;
-  }
-  SymbolTable.push_back(Sym);
-}
-
-void MachOWriter::EmitGlobal(GlobalVariable *GV) {
-  const Type *Ty = GV->getType()->getElementType();
-  unsigned Size = TM.getTargetData()->getTypeSize(Ty);
-  bool NoInit = !GV->hasInitializer();
-  
-  // If this global has a zero initializer, it is part of the .bss or common
-  // section.
-  if (NoInit || GV->getInitializer()->isNullValue()) {
-    // If this global is part of the common block, add it now.  Variables are
-    // part of the common block if they are zero initialized and allowed to be
-    // merged with other symbols.
-    if (NoInit || GV->hasLinkOnceLinkage() || GV->hasWeakLinkage()) {
-      MachOSym ExtOrCommonSym(GV, Mang->getValueName(GV), MachOSym::NO_SECT);
-      // For undefined (N_UNDF) external (N_EXT) types, n_value is the size in
-      // bytes of the symbol.
-      ExtOrCommonSym.n_value = Size;
-      // If the symbol is external, we'll put it on a list of symbols whose
-      // addition to the symbol table is being pended until we find a reference
-      if (NoInit)
-        PendingSyms.push_back(ExtOrCommonSym);
-      else
-        SymbolTable.push_back(ExtOrCommonSym);
-      return;
-    }
-    // Otherwise, this symbol is part of the .bss section.
-    MachOSection &BSS = getBSSSection();
-    AddSymbolToSection(BSS, GV);
-    return;
-  }
-  
-  // Scalar read-only data goes in a literal section if the scalar is 4, 8, or
-  // 16 bytes, or a cstring.  Other read only data goes into a regular const
-  // section.  Read-write data goes in the data section.
-  MachOSection &Sec = GV->isConstant() ? getConstSection(Ty) : getDataSection();
-  AddSymbolToSection(Sec, GV);
-  
-  // FIXME: A couple significant changes are required for this to work, even for
-  //        trivial cases such as a constant integer:
-  //   0. InitializeMemory needs to be split out of ExecutionEngine.  We don't
-  //      want to have to create an ExecutionEngine such as JIT just to write
-  //      some bytes into a buffer.  The only thing necessary for
-  //      InitializeMemory to function properly should be TargetData.
-  //
-  //   1. InitializeMemory needs to be enhanced to return MachineRelocations 
-  //      rather than accessing the address of objects such basic blocks, 
-  //      constant pools, and jump tables.  The client of InitializeMemory such
-  //      as an object writer or jit emitter should then handle these relocs
-  //      appropriately.
-  //
-  // FIXME: need to allocate memory for the global initializer.
-}
-
-
-bool MachOWriter::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
-  // Nothing to do here, this is all done through the MCE object.
-  return false;
+  delete MachOCE;
 }
 
 bool MachOWriter::doInitialization(Module &M) {
@@ -276,29 +84,27 @@ bool MachOWriter::doInitialization(Module &M) {
   return false;
 }
 
+bool MachOWriter::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
+  return false;
+}
+
 /// doFinalization - Now that the module has been completely processed, emit
 /// the Mach-O file to 'O'.
 bool MachOWriter::doFinalization(Module &M) {
   // FIXME: we don't handle debug info yet, we should probably do that.
-
-  // Okay, the.text section has been completed, build the .data, .bss, and 
+  // Okay, the.text section has been completed, build the .data, .bss, and
   // "common" sections next.
+
   for (Module::global_iterator I = M.global_begin(), E = M.global_end();
        I != E; ++I)
     EmitGlobal(I);
-  
-  // Emit the symbol table to temporary buffers, so that we know the size of
-  // the string table when we write the load commands in the next phase.
-  BufferSymbolAndStringTable();
-  
+
   // Emit the header and load commands.
   EmitHeaderAndLoadCommands();
 
-  // Emit the text and data sections.
+  // Emit the various sections and their relocation info.
   EmitSections();
-
-  // Emit the relocation entry data for each section.
-  O.write((char*)&RelocBuffer[0], RelocBuffer.size());
+  EmitRelocations();
 
   // Write the symbol table and the string table to the end of the file.
   O.write((char*)&SymT[0], SymT.size());
@@ -314,158 +120,324 @@ bool MachOWriter::doFinalization(Module &M) {
   return false;
 }
 
+// getConstSection - Get constant section for Constant 'C'
+MachOSection *MachOWriter::getConstSection(Constant *C) {
+  const ConstantArray *CVA = dyn_cast<ConstantArray>(C);
+  if (CVA && CVA->isCString())
+    return getSection("__TEXT", "__cstring", 
+                      MachOSection::S_CSTRING_LITERALS);
+
+  const Type *Ty = C->getType();
+  if (Ty->isPrimitiveType() || Ty->isInteger()) {
+    unsigned Size = TM.getTargetData()->getTypeAllocSize(Ty);
+    switch(Size) {
+    default: break; // Fall through to __TEXT,__const
+    case 4:
+      return getSection("__TEXT", "__literal4",
+                        MachOSection::S_4BYTE_LITERALS);
+    case 8:
+      return getSection("__TEXT", "__literal8",
+                        MachOSection::S_8BYTE_LITERALS);
+    case 16:
+      return getSection("__TEXT", "__literal16",
+                        MachOSection::S_16BYTE_LITERALS);
+    }
+  }
+  return getSection("__TEXT", "__const");
+}
+
+// getJumpTableSection - Select the Jump Table section
+MachOSection *MachOWriter::getJumpTableSection() {
+  if (TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_)
+    return getTextSection(false);
+  else
+    return getSection("__TEXT", "__const");
+}
+
+// getSection - Return the section with the specified name, creating a new
+// section if one does not already exist.
+MachOSection *MachOWriter::getSection(const std::string &seg,
+                                      const std::string &sect,
+                                      unsigned Flags /* = 0 */ ) {
+  MachOSection *MOS = SectionLookup[seg+sect];
+  if (MOS) return MOS;
+
+  MOS = new MachOSection(seg, sect);
+  SectionList.push_back(MOS);
+  MOS->Index = SectionList.size();
+  MOS->flags = MachOSection::S_REGULAR | Flags;
+  SectionLookup[seg+sect] = MOS;
+  return MOS;
+}
+
+// getTextSection - Return text section with different flags for code/data
+MachOSection *MachOWriter::getTextSection(bool isCode /* = true */ ) {
+  if (isCode)
+    return getSection("__TEXT", "__text",
+                      MachOSection::S_ATTR_PURE_INSTRUCTIONS |
+                      MachOSection::S_ATTR_SOME_INSTRUCTIONS);
+  else
+    return getSection("__TEXT", "__text");
+}
+
+MachOSection *MachOWriter::getBSSSection() {
+  return getSection("__DATA", "__bss", MachOSection::S_ZEROFILL);
+}
+
+// GetJTRelocation - Get a relocation a new BB relocation based
+// on target information.
+MachineRelocation MachOWriter::GetJTRelocation(unsigned Offset,
+                                               MachineBasicBlock *MBB) const {
+  return TM.getMachOWriterInfo()->GetJTRelocation(Offset, MBB);
+}
+
+// GetTargetRelocation - Returns the number of relocations.
+unsigned MachOWriter::GetTargetRelocation(MachineRelocation &MR,
+                             unsigned FromIdx, unsigned ToAddr,
+                             unsigned ToIndex, OutputBuffer &RelocOut,
+                             OutputBuffer &SecOut, bool Scattered,
+                             bool Extern) {
+  return TM.getMachOWriterInfo()->GetTargetRelocation(MR, FromIdx, ToAddr,
+                                                      ToIndex, RelocOut,
+                                                      SecOut, Scattered,
+                                                      Extern);
+}
+
+void MachOWriter::AddSymbolToSection(MachOSection *Sec, GlobalVariable *GV) {
+  const Type *Ty = GV->getType()->getElementType();
+  unsigned Size = TM.getTargetData()->getTypeAllocSize(Ty);
+  unsigned Align = TM.getTargetData()->getPreferredAlignment(GV);
+
+  // Reserve space in the .bss section for this symbol while maintaining the
+  // desired section alignment, which must be at least as much as required by
+  // this symbol.
+  OutputBuffer SecDataOut(Sec->getData(), is64Bit, isLittleEndian);
+
+  if (Align) {
+    Align = Log2_32(Align);
+    Sec->align = std::max(unsigned(Sec->align), Align);
+
+    Sec->emitAlignment(Sec->align);
+  }
+  // Globals without external linkage apparently do not go in the symbol table.
+  if (!GV->hasLocalLinkage()) {
+    MachOSym Sym(GV, Mang->getMangledName(GV), Sec->Index, TAI);
+    Sym.n_value = Sec->size();
+    SymbolTable.push_back(Sym);
+  }
+
+  // Record the offset of the symbol, and then allocate space for it.
+  // FIXME: remove when we have unified size + output buffer
+
+  // Now that we know what section the GlovalVariable is going to be emitted
+  // into, update our mappings.
+  // FIXME: We may also need to update this when outputting non-GlobalVariable
+  // GlobalValues such as functions.
+
+  GVSection[GV] = Sec;
+  GVOffset[GV] = Sec->size();
+
+  // Allocate space in the section for the global.
+  for (unsigned i = 0; i < Size; ++i)
+    SecDataOut.outbyte(0);
+}
+
+void MachOWriter::EmitGlobal(GlobalVariable *GV) {
+  const Type *Ty = GV->getType()->getElementType();
+  unsigned Size = TM.getTargetData()->getTypeAllocSize(Ty);
+  bool NoInit = !GV->hasInitializer();
+
+  // If this global has a zero initializer, it is part of the .bss or common
+  // section.
+  if (NoInit || GV->getInitializer()->isNullValue()) {
+    // If this global is part of the common block, add it now.  Variables are
+    // part of the common block if they are zero initialized and allowed to be
+    // merged with other symbols.
+    if (NoInit || GV->hasLinkOnceLinkage() || GV->hasWeakLinkage() ||
+        GV->hasCommonLinkage()) {
+      MachOSym ExtOrCommonSym(GV, Mang->getMangledName(GV),
+                              MachOSym::NO_SECT, TAI);
+      // For undefined (N_UNDF) external (N_EXT) types, n_value is the size in
+      // bytes of the symbol.
+      ExtOrCommonSym.n_value = Size;
+      SymbolTable.push_back(ExtOrCommonSym);
+      // Remember that we've seen this symbol
+      GVOffset[GV] = Size;
+      return;
+    }
+    // Otherwise, this symbol is part of the .bss section.
+    MachOSection *BSS = getBSSSection();
+    AddSymbolToSection(BSS, GV);
+    return;
+  }
+
+  // Scalar read-only data goes in a literal section if the scalar is 4, 8, or
+  // 16 bytes, or a cstring.  Other read only data goes into a regular const
+  // section.  Read-write data goes in the data section.
+  MachOSection *Sec = GV->isConstant() ? getConstSection(GV->getInitializer()) :
+                                         getDataSection();
+  AddSymbolToSection(Sec, GV);
+  InitMem(GV->getInitializer(), GVOffset[GV], TM.getTargetData(), Sec);
+}
+
+
+
 void MachOWriter::EmitHeaderAndLoadCommands() {
   // Step #0: Fill in the segment load command size, since we need it to figure
   //          out the rest of the header fields
+
   MachOSegment SEG("", is64Bit);
   SEG.nsects  = SectionList.size();
-  SEG.cmdsize = SEG.cmdSize(is64Bit) + 
-                SEG.nsects * SectionList.begin()->cmdSize(is64Bit);
-  
+  SEG.cmdsize = SEG.cmdSize(is64Bit) +
+                SEG.nsects * SectionList[0]->cmdSize(is64Bit);
+
   // Step #1: calculate the number of load commands.  We always have at least
   //          one, for the LC_SEGMENT load command, plus two for the normal
   //          and dynamic symbol tables, if there are any symbols.
   Header.ncmds = SymbolTable.empty() ? 1 : 3;
-  
+
   // Step #2: calculate the size of the load commands
   Header.sizeofcmds = SEG.cmdsize;
   if (!SymbolTable.empty())
     Header.sizeofcmds += SymTab.cmdsize + DySymTab.cmdsize;
-    
+
   // Step #3: write the header to the file
   // Local alias to shortenify coming code.
-  DataBuffer &FH = Header.HeaderData;
-  outword(FH, Header.magic);
-  outword(FH, Header.cputype);
-  outword(FH, Header.cpusubtype);
-  outword(FH, Header.filetype);
-  outword(FH, Header.ncmds);
-  outword(FH, Header.sizeofcmds);
-  outword(FH, Header.flags);
+  std::vector<unsigned char> &FH = Header.HeaderData;
+  OutputBuffer FHOut(FH, is64Bit, isLittleEndian);
+
+  FHOut.outword(Header.magic);
+  FHOut.outword(TM.getMachOWriterInfo()->getCPUType());
+  FHOut.outword(TM.getMachOWriterInfo()->getCPUSubType());
+  FHOut.outword(Header.filetype);
+  FHOut.outword(Header.ncmds);
+  FHOut.outword(Header.sizeofcmds);
+  FHOut.outword(Header.flags);
   if (is64Bit)
-    outword(FH, Header.reserved);
-  
+    FHOut.outword(Header.reserved);
+
   // Step #4: Finish filling in the segment load command and write it out
-  for (std::list<MachOSection>::iterator I = SectionList.begin(),
+  for (std::vector<MachOSection*>::iterator I = SectionList.begin(),
          E = SectionList.end(); I != E; ++I)
-    SEG.filesize += I->size;
+    SEG.filesize += (*I)->size();
+
   SEG.vmsize = SEG.filesize;
   SEG.fileoff = Header.cmdSize(is64Bit) + Header.sizeofcmds;
-  
-  outword(FH, SEG.cmd);
-  outword(FH, SEG.cmdsize);
-  outstring(FH, SEG.segname, 16);
-  outaddr(FH, SEG.vmaddr);
-  outaddr(FH, SEG.vmsize);
-  outaddr(FH, SEG.fileoff);
-  outaddr(FH, SEG.filesize);
-  outword(FH, SEG.maxprot);
-  outword(FH, SEG.initprot);
-  outword(FH, SEG.nsects);
-  outword(FH, SEG.flags);
-  
-  // Step #5: Finish filling in the fields of the MachOSections 
+
+  FHOut.outword(SEG.cmd);
+  FHOut.outword(SEG.cmdsize);
+  FHOut.outstring(SEG.segname, 16);
+  FHOut.outaddr(SEG.vmaddr);
+  FHOut.outaddr(SEG.vmsize);
+  FHOut.outaddr(SEG.fileoff);
+  FHOut.outaddr(SEG.filesize);
+  FHOut.outword(SEG.maxprot);
+  FHOut.outword(SEG.initprot);
+  FHOut.outword(SEG.nsects);
+  FHOut.outword(SEG.flags);
+
+  // Step #5: Finish filling in the fields of the MachOSections
   uint64_t currentAddr = 0;
-  for (std::list<MachOSection>::iterator I = SectionList.begin(),
+  for (std::vector<MachOSection*>::iterator I = SectionList.begin(),
          E = SectionList.end(); I != E; ++I) {
-    I->addr = currentAddr;
-    I->offset = currentAddr + SEG.fileoff;
+    MachOSection *MOS = *I;
+    MOS->addr = currentAddr;
+    MOS->offset = currentAddr + SEG.fileoff;
     // FIXME: do we need to do something with alignment here?
-    currentAddr += I->size;
+    currentAddr += MOS->size();
   }
-  
-  // Step #6: Calculate the number of relocations for each section and write out
+
+  // Step #6: Emit the symbol table to temporary buffers, so that we know the
+  // size of the string table when we write the next load command.  This also
+  // sorts and assigns indices to each of the symbols, which is necessary for
+  // emitting relocations to externally-defined objects.
+  BufferSymbolAndStringTable();
+
+  // Step #7: Calculate the number of relocations for each section and write out
   // the section commands for each section
   currentAddr += SEG.fileoff;
-  for (std::list<MachOSection>::iterator I = SectionList.begin(),
+  for (std::vector<MachOSection*>::iterator I = SectionList.begin(),
          E = SectionList.end(); I != E; ++I) {
-    // calculate the relocation info for this section command
-    // FIXME: this could get complicated calculating the address argument, we 
-    // should probably split this out into its own function.
-    for (unsigned i = 0, e = I->Relocations.size(); i != e; ++i)
-      GetTargetRelocation(*I, I->Relocations[i], 0);
-    if (I->nreloc != 0) {
-      I->reloff = currentAddr;
-      currentAddr += I->nreloc * 8;
-    }
-    
+    MachOSection *MOS = *I;
+
+    // Convert the relocations to target-specific relocations, and fill in the
+    // relocation offset for this section.
+    CalculateRelocations(*MOS);
+    MOS->reloff = MOS->nreloc ? currentAddr : 0;
+    currentAddr += MOS->nreloc * 8;
+
     // write the finalized section command to the output buffer
-    outstring(FH, I->sectname, 16);
-    outstring(FH, I->segname, 16);
-    outaddr(FH, I->addr);
-    outaddr(FH, I->size);
-    outword(FH, I->offset);
-    outword(FH, I->align);
-    outword(FH, I->reloff);
-    outword(FH, I->nreloc);
-    outword(FH, I->flags);
-    outword(FH, I->reserved1);
-    outword(FH, I->reserved2);
+    FHOut.outstring(MOS->sectname, 16);
+    FHOut.outstring(MOS->segname, 16);
+    FHOut.outaddr(MOS->addr);
+    FHOut.outaddr(MOS->size());
+    FHOut.outword(MOS->offset);
+    FHOut.outword(MOS->align);
+    FHOut.outword(MOS->reloff);
+    FHOut.outword(MOS->nreloc);
+    FHOut.outword(MOS->flags);
+    FHOut.outword(MOS->reserved1);
+    FHOut.outword(MOS->reserved2);
     if (is64Bit)
-      outword(FH, I->reserved3);
+      FHOut.outword(MOS->reserved3);
   }
-  
-  // Step #7: Emit LC_SYMTAB/LC_DYSYMTAB load commands
-  // FIXME: add size of relocs
+
+  // Step #8: Emit LC_SYMTAB/LC_DYSYMTAB load commands
   SymTab.symoff  = currentAddr;
   SymTab.nsyms   = SymbolTable.size();
   SymTab.stroff  = SymTab.symoff + SymT.size();
   SymTab.strsize = StrT.size();
-  outword(FH, SymTab.cmd);
-  outword(FH, SymTab.cmdsize);
-  outword(FH, SymTab.symoff);
-  outword(FH, SymTab.nsyms);
-  outword(FH, SymTab.stroff);
-  outword(FH, SymTab.strsize);
+  FHOut.outword(SymTab.cmd);
+  FHOut.outword(SymTab.cmdsize);
+  FHOut.outword(SymTab.symoff);
+  FHOut.outword(SymTab.nsyms);
+  FHOut.outword(SymTab.stroff);
+  FHOut.outword(SymTab.strsize);
 
   // FIXME: set DySymTab fields appropriately
   // We should probably just update these in BufferSymbolAndStringTable since
   // thats where we're partitioning up the different kinds of symbols.
-  outword(FH, DySymTab.cmd);
-  outword(FH, DySymTab.cmdsize);
-  outword(FH, DySymTab.ilocalsym);
-  outword(FH, DySymTab.nlocalsym);
-  outword(FH, DySymTab.iextdefsym);
-  outword(FH, DySymTab.nextdefsym);
-  outword(FH, DySymTab.iundefsym);
-  outword(FH, DySymTab.nundefsym);
-  outword(FH, DySymTab.tocoff);
-  outword(FH, DySymTab.ntoc);
-  outword(FH, DySymTab.modtaboff);
-  outword(FH, DySymTab.nmodtab);
-  outword(FH, DySymTab.extrefsymoff);
-  outword(FH, DySymTab.nextrefsyms);
-  outword(FH, DySymTab.indirectsymoff);
-  outword(FH, DySymTab.nindirectsyms);
-  outword(FH, DySymTab.extreloff);
-  outword(FH, DySymTab.nextrel);
-  outword(FH, DySymTab.locreloff);
-  outword(FH, DySymTab.nlocrel);
-  
+  FHOut.outword(DySymTab.cmd);
+  FHOut.outword(DySymTab.cmdsize);
+  FHOut.outword(DySymTab.ilocalsym);
+  FHOut.outword(DySymTab.nlocalsym);
+  FHOut.outword(DySymTab.iextdefsym);
+  FHOut.outword(DySymTab.nextdefsym);
+  FHOut.outword(DySymTab.iundefsym);
+  FHOut.outword(DySymTab.nundefsym);
+  FHOut.outword(DySymTab.tocoff);
+  FHOut.outword(DySymTab.ntoc);
+  FHOut.outword(DySymTab.modtaboff);
+  FHOut.outword(DySymTab.nmodtab);
+  FHOut.outword(DySymTab.extrefsymoff);
+  FHOut.outword(DySymTab.nextrefsyms);
+  FHOut.outword(DySymTab.indirectsymoff);
+  FHOut.outword(DySymTab.nindirectsyms);
+  FHOut.outword(DySymTab.extreloff);
+  FHOut.outword(DySymTab.nextrel);
+  FHOut.outword(DySymTab.locreloff);
+  FHOut.outword(DySymTab.nlocrel);
+
   O.write((char*)&FH[0], FH.size());
 }
 
 /// EmitSections - Now that we have constructed the file header and load
 /// commands, emit the data for each section to the file.
 void MachOWriter::EmitSections() {
-  for (std::list<MachOSection>::iterator I = SectionList.begin(),
-         E = SectionList.end(); I != E; ++I) {
-    O.write((char*)&I->SectionData[0], I->size);
-  }
-}
-
-/// PartitionByLocal - Simple boolean predicate that returns true if Sym is
-/// a local symbol rather than an external symbol.
-bool MachOWriter::PartitionByLocal(const MachOSym &Sym) {
-  // FIXME: Not totally sure if private extern counts as external
-  return (Sym.n_type & (MachOSym::N_EXT | MachOSym::N_PEXT)) == 0;
+  for (std::vector<MachOSection*>::iterator I = SectionList.begin(),
+         E = SectionList.end(); I != E; ++I)
+    // Emit the contents of each section
+    if ((*I)->size())
+      O.write((char*)&(*I)->getData()[0], (*I)->size());
 }
 
-/// PartitionByDefined - Simple boolean predicate that returns true if Sym is
-/// defined in this module.
-bool MachOWriter::PartitionByDefined(const MachOSym &Sym) {
-  // FIXME: Do N_ABS or N_INDR count as defined?
-  return (Sym.n_type & MachOSym::N_SECT) == MachOSym::N_SECT;
+/// EmitRelocations - emit relocation data from buffer.
+void MachOWriter::EmitRelocations() {
+  for (std::vector<MachOSection*>::iterator I = SectionList.begin(),
+         E = SectionList.end(); I != E; ++I)
+    // Emit the relocation entry data for each section.
+    if ((*I)->RelocBuffer.size())
+      O.write((char*)&(*I)->RelocBuffer[0], (*I)->RelocBuffer.size());
 }
 
 /// BufferSymbolAndStringTable - Sort the symbols we encountered and assign them
@@ -476,29 +448,59 @@ void MachOWriter::BufferSymbolAndStringTable() {
   // 1. local symbols
   // 2. defined external symbols (sorted by name)
   // 3. undefined external symbols (sorted by name)
-  
+
+  // Before sorting the symbols, check the PendingGlobals for any undefined
+  // globals that need to be put in the symbol table.
+  for (std::vector<GlobalValue*>::iterator I = PendingGlobals.begin(),
+         E = PendingGlobals.end(); I != E; ++I) {
+    if (GVOffset[*I] == 0 && GVSection[*I] == 0) {
+      MachOSym UndfSym(*I, Mang->getMangledName(*I), MachOSym::NO_SECT, TAI);
+      SymbolTable.push_back(UndfSym);
+      GVOffset[*I] = -1;
+    }
+  }
+
   // Sort the symbols by name, so that when we partition the symbols by scope
   // of definition, we won't have to sort by name within each partition.
-  std::sort(SymbolTable.begin(), SymbolTable.end(), MachOSymCmp());
+  std::sort(SymbolTable.begin(), SymbolTable.end(), MachOSym::SymCmp());
 
-  // Parition the symbol table entries so that all local symbols come before 
+  // Parition the symbol table entries so that all local symbols come before
   // all symbols with external linkage. { 1 | 2 3 }
-  std::partition(SymbolTable.begin(), SymbolTable.end(), PartitionByLocal);
-  
+  std::partition(SymbolTable.begin(), SymbolTable.end(),
+                 MachOSym::PartitionByLocal);
+
   // Advance iterator to beginning of external symbols and partition so that
   // all external symbols defined in this module come before all external
   // symbols defined elsewhere. { 1 | 2 | 3 }
   for (std::vector<MachOSym>::iterator I = SymbolTable.begin(),
          E = SymbolTable.end(); I != E; ++I) {
-    if (!PartitionByLocal(*I)) {
-      std::partition(I, E, PartitionByDefined);
+    if (!MachOSym::PartitionByLocal(*I)) {
+      std::partition(I, E, MachOSym::PartitionByDefined);
       break;
     }
   }
-  
+
+  // Calculate the starting index for each of the local, extern defined, and
+  // undefined symbols, as well as the number of each to put in the LC_DYSYMTAB
+  // load command.
+  for (std::vector<MachOSym>::iterator I = SymbolTable.begin(),
+         E = SymbolTable.end(); I != E; ++I) {
+    if (MachOSym::PartitionByLocal(*I)) {
+      ++DySymTab.nlocalsym;
+      ++DySymTab.iextdefsym;
+      ++DySymTab.iundefsym;
+    } else if (MachOSym::PartitionByDefined(*I)) {
+      ++DySymTab.nextdefsym;
+      ++DySymTab.iundefsym;
+    } else {
+      ++DySymTab.nundefsym;
+    }
+  }
+
   // Write out a leading zero byte when emitting string table, for n_strx == 0
   // which means an empty string.
-  outbyte(StrT, 0);
+  OutputBuffer StrTOut(StrT, is64Bit, isLittleEndian);
+  StrTOut.outbyte(0);
 
   // The order of the string table is:
   // 1. strings for external symbols
@@ -511,37 +513,265 @@ void MachOWriter::BufferSymbolAndStringTable() {
       I->n_strx = 0;
     } else {
       I->n_strx = StrT.size();
-      outstring(StrT, I->GVName, I->GVName.length()+1);
+      StrTOut.outstring(I->GVName, I->GVName.length()+1);
     }
   }
 
+  OutputBuffer SymTOut(SymT, is64Bit, isLittleEndian);
+
+  unsigned index = 0;
   for (std::vector<MachOSym>::iterator I = SymbolTable.begin(),
-         E = SymbolTable.end(); I != E; ++I) {
+         E = SymbolTable.end(); I != E; ++I, ++index) {
+    // Add the section base address to the section offset in the n_value field
+    // to calculate the full address.
+    // FIXME: handle symbols where the n_value field is not the address
+    GlobalValue *GV = const_cast<GlobalValue*>(I->GV);
+    if (GV && GVSection[GV])
+      I->n_value += GVSection[GV]->addr;
+    if (GV && (GVOffset[GV] == -1))
+      GVOffset[GV] = index;
+
     // Emit nlist to buffer
-    outword(SymT, I->n_strx);
-    outbyte(SymT, I->n_type);
-    outbyte(SymT, I->n_sect);
-    outhalf(SymT, I->n_desc);
-    outaddr(SymT, I->n_value);
+    SymTOut.outword(I->n_strx);
+    SymTOut.outbyte(I->n_type);
+    SymTOut.outbyte(I->n_sect);
+    SymTOut.outhalf(I->n_desc);
+    SymTOut.outaddr(I->n_value);
+  }
+}
+
+/// CalculateRelocations - For each MachineRelocation in the current section,
+/// calculate the index of the section containing the object to be relocated,
+/// and the offset into that section.  From this information, create the
+/// appropriate target-specific MachORelocation type and add buffer it to be
+/// written out after we are finished writing out sections.
+void MachOWriter::CalculateRelocations(MachOSection &MOS) {
+  std::vector<MachineRelocation> Relocations =  MOS.getRelocations();
+  for (unsigned i = 0, e = Relocations.size(); i != e; ++i) {
+    MachineRelocation &MR = Relocations[i];
+    unsigned TargetSection = MR.getConstantVal();
+    unsigned TargetAddr = 0;
+    unsigned TargetIndex = 0;
+
+    // This is a scattered relocation entry if it points to a global value with
+    // a non-zero offset.
+    bool Scattered = false;
+    bool Extern = false;
+
+    // Since we may not have seen the GlobalValue we were interested in yet at
+    // the time we emitted the relocation for it, fix it up now so that it
+    // points to the offset into the correct section.
+    if (MR.isGlobalValue()) {
+      GlobalValue *GV = MR.getGlobalValue();
+      MachOSection *MOSPtr = GVSection[GV];
+      intptr_t Offset = GVOffset[GV];
+
+      // If we have never seen the global before, it must be to a symbol
+      // defined in another module (N_UNDF).
+      if (!MOSPtr) {
+        // FIXME: need to append stub suffix
+        Extern = true;
+        TargetAddr = 0;
+        TargetIndex = GVOffset[GV];
+      } else {
+        Scattered = TargetSection != 0;
+        TargetSection = MOSPtr->Index;
+      }
+      MR.setResultPointer((void*)Offset);
+    }
+
+    // If the symbol is locally defined, pass in the address of the section and
+    // the section index to the code which will generate the target relocation.
+    if (!Extern) {
+        MachOSection &To = *SectionList[TargetSection - 1];
+        TargetAddr = To.addr;
+        TargetIndex = To.Index;
+    }
+
+    OutputBuffer RelocOut(MOS.RelocBuffer, is64Bit, isLittleEndian);
+    OutputBuffer SecOut(MOS.getData(), is64Bit, isLittleEndian);
+
+    MOS.nreloc += GetTargetRelocation(MR, MOS.Index, TargetAddr, TargetIndex,
+                                      RelocOut, SecOut, Scattered, Extern);
   }
 }
 
-MachOSym::MachOSym(const GlobalValue *gv, std::string name, uint8_t sect) :
-  GV(gv), GVName(name), n_strx(0), n_type(sect == NO_SECT ? N_UNDF : N_SECT), 
-  n_sect(sect), n_desc(0), n_value(0) {
-  // FIXME: take a target machine, and then add the appropriate prefix for
-  //        the linkage type based on the TargetAsmInfo
+// InitMem - Write the value of a Constant to the specified memory location,
+// converting it into bytes and relocations.
+void MachOWriter::InitMem(const Constant *C, uintptr_t Offset,
+                          const TargetData *TD, MachOSection* mos) {
+  typedef std::pair<const Constant*, intptr_t> CPair;
+  std::vector<CPair> WorkList;
+  uint8_t *Addr = &mos->getData()[0];
+
+  WorkList.push_back(CPair(C,(intptr_t)Addr + Offset));
+
+  intptr_t ScatteredOffset = 0;
+
+  while (!WorkList.empty()) {
+    const Constant *PC = WorkList.back().first;
+    intptr_t PA = WorkList.back().second;
+    WorkList.pop_back();
+
+    if (isa<UndefValue>(PC)) {
+      continue;
+    } else if (const ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(PC)) {
+      unsigned ElementSize =
+        TD->getTypeAllocSize(CP->getType()->getElementType());
+      for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
+        WorkList.push_back(CPair(CP->getOperand(i), PA+i*ElementSize));
+    } else if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(PC)) {
+      //
+      // FIXME: Handle ConstantExpression.  See EE::getConstantValue()
+      //
+      switch (CE->getOpcode()) {
+      case Instruction::GetElementPtr: {
+        SmallVector<Value*, 8> Indices(CE->op_begin()+1, CE->op_end());
+        ScatteredOffset = TD->getIndexedOffset(CE->getOperand(0)->getType(),
+                                               &Indices[0], Indices.size());
+        WorkList.push_back(CPair(CE->getOperand(0), PA));
+        break;
+      }
+      case Instruction::Add:
+      default:
+        cerr << "ConstantExpr not handled as global var init: " << *CE << "\n";
+        llvm_unreachable(0);
+      }
+    } else if (PC->getType()->isSingleValueType()) {
+      unsigned char *ptr = (unsigned char *)PA;
+      switch (PC->getType()->getTypeID()) {
+      case Type::IntegerTyID: {
+        unsigned NumBits = cast<IntegerType>(PC->getType())->getBitWidth();
+        uint64_t val = cast<ConstantInt>(PC)->getZExtValue();
+        if (NumBits <= 8)
+          ptr[0] = val;
+        else if (NumBits <= 16) {
+          if (TD->isBigEndian())
+            val = ByteSwap_16(val);
+          ptr[0] = val;
+          ptr[1] = val >> 8;
+        } else if (NumBits <= 32) {
+          if (TD->isBigEndian())
+            val = ByteSwap_32(val);
+          ptr[0] = val;
+          ptr[1] = val >> 8;
+          ptr[2] = val >> 16;
+          ptr[3] = val >> 24;
+        } else if (NumBits <= 64) {
+          if (TD->isBigEndian())
+            val = ByteSwap_64(val);
+          ptr[0] = val;
+          ptr[1] = val >> 8;
+          ptr[2] = val >> 16;
+          ptr[3] = val >> 24;
+          ptr[4] = val >> 32;
+          ptr[5] = val >> 40;
+          ptr[6] = val >> 48;
+          ptr[7] = val >> 56;
+        } else {
+          llvm_unreachable("Not implemented: bit widths > 64");
+        }
+        break;
+      }
+      case Type::FloatTyID: {
+        uint32_t val = cast<ConstantFP>(PC)->getValueAPF().bitcastToAPInt().
+                        getZExtValue();
+        if (TD->isBigEndian())
+          val = ByteSwap_32(val);
+        ptr[0] = val;
+        ptr[1] = val >> 8;
+        ptr[2] = val >> 16;
+        ptr[3] = val >> 24;
+        break;
+      }
+      case Type::DoubleTyID: {
+        uint64_t val = cast<ConstantFP>(PC)->getValueAPF().bitcastToAPInt().
+                         getZExtValue();
+        if (TD->isBigEndian())
+          val = ByteSwap_64(val);
+        ptr[0] = val;
+        ptr[1] = val >> 8;
+        ptr[2] = val >> 16;
+        ptr[3] = val >> 24;
+        ptr[4] = val >> 32;
+        ptr[5] = val >> 40;
+        ptr[6] = val >> 48;
+        ptr[7] = val >> 56;
+        break;
+      }
+      case Type::PointerTyID:
+        if (isa<ConstantPointerNull>(PC))
+          memset(ptr, 0, TD->getPointerSize());
+        else if (const GlobalValue* GV = dyn_cast<GlobalValue>(PC)) {
+          // FIXME: what about function stubs?
+          mos->addRelocation(MachineRelocation::getGV(PA-(intptr_t)Addr,
+                                                 MachineRelocation::VANILLA,
+                                                 const_cast<GlobalValue*>(GV),
+                                                 ScatteredOffset));
+          ScatteredOffset = 0;
+        } else
+          llvm_unreachable("Unknown constant pointer type!");
+        break;
+      default:
+        std::string msg;
+        raw_string_ostream Msg(msg);
+        Msg << "ERROR: Constant unimp for type: " << *PC->getType();
+        llvm_report_error(Msg.str());
+      }
+    } else if (isa<ConstantAggregateZero>(PC)) {
+      memset((void*)PA, 0, (size_t)TD->getTypeAllocSize(PC->getType()));
+    } else if (const ConstantArray *CPA = dyn_cast<ConstantArray>(PC)) {
+      unsigned ElementSize =
+        TD->getTypeAllocSize(CPA->getType()->getElementType());
+      for (unsigned i = 0, e = CPA->getNumOperands(); i != e; ++i)
+        WorkList.push_back(CPair(CPA->getOperand(i), PA+i*ElementSize));
+    } else if (const ConstantStruct *CPS = dyn_cast<ConstantStruct>(PC)) {
+      const StructLayout *SL =
+        TD->getStructLayout(cast<StructType>(CPS->getType()));
+      for (unsigned i = 0, e = CPS->getNumOperands(); i != e; ++i)
+        WorkList.push_back(CPair(CPS->getOperand(i),
+                                 PA+SL->getElementOffset(i)));
+    } else {
+      cerr << "Bad Type: " << *PC->getType() << "\n";
+      llvm_unreachable("Unknown constant type to initialize memory with!");
+    }
+  }
+}
+
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//                          MachOSym Implementation
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+
+MachOSym::MachOSym(const GlobalValue *gv, std::string name, uint8_t sect,
+                   const TargetAsmInfo *TAI) :
+  GV(gv), n_strx(0), n_type(sect == NO_SECT ? N_UNDF : N_SECT), n_sect(sect),
+  n_desc(0), n_value(0) {
+
+  // FIXME: This is completely broken, it should use the mangler interface.
   switch (GV->getLinkage()) {
   default:
-    assert(0 && "Unexpected linkage type!");
+    llvm_unreachable("Unexpected linkage type!");
     break;
-  case GlobalValue::WeakLinkage:
-  case GlobalValue::LinkOnceLinkage:
+  case GlobalValue::WeakAnyLinkage:
+  case GlobalValue::WeakODRLinkage:
+  case GlobalValue::LinkOnceAnyLinkage:
+  case GlobalValue::LinkOnceODRLinkage:
+  case GlobalValue::CommonLinkage:
     assert(!isa<Function>(gv) && "Unexpected linkage type for Function!");
   case GlobalValue::ExternalLinkage:
-    n_type |= N_EXT;
+    GVName = TAI->getGlobalPrefix() + name;
+    n_type |= GV->hasHiddenVisibility() ? N_PEXT : N_EXT;
+    break;
+  case GlobalValue::PrivateLinkage:
+    GVName = TAI->getPrivateGlobalPrefix() + name;
+    break;
+  case GlobalValue::LinkerPrivateLinkage:
+    GVName = TAI->getLinkerPrivateGlobalPrefix() + name;
     break;
   case GlobalValue::InternalLinkage:
+    GVName = TAI->getGlobalPrefix() + name;
     break;
   }
 }
+
+} // end namespace llvm