Add a const lookup routine to get a BlockAddress constant if there is
[oota-llvm.git] / lib / MC / MCAssembler.cpp
index 54510cce901aa752b6343ad535d432c98b0aad9c..10c35be83828e1e4c9720be6e70c378c167734ac 100644 (file)
@@ -9,29 +9,50 @@
 
 #define DEBUG_TYPE "assembler"
 #include "llvm/MC/MCAssembler.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/ADT/StringExtras.h"
+#include "llvm/ADT/Twine.h"
+#include "llvm/MC/MCAsmBackend.h"
 #include "llvm/MC/MCAsmLayout.h"
 #include "llvm/MC/MCCodeEmitter.h"
+#include "llvm/MC/MCContext.h"
+#include "llvm/MC/MCDwarf.h"
 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
+#include "llvm/MC/MCFixupKindInfo.h"
 #include "llvm/MC/MCObjectWriter.h"
+#include "llvm/MC/MCSection.h"
 #include "llvm/MC/MCSymbol.h"
 #include "llvm/MC/MCValue.h"
-#include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
-#include "llvm/ADT/Statistic.h"
-#include "llvm/ADT/StringExtras.h"
-#include "llvm/ADT/Twine.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
+#include "llvm/Support/LEB128.h"
+#include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
-#include "llvm/Support/Debug.h"
-#include "llvm/Target/TargetRegistry.h"
-#include "llvm/Target/TargetAsmBackend.h"
-
-// FIXME: Gross.
-#include "../Target/X86/X86FixupKinds.h"
 
-#include <vector>
 using namespace llvm;
 
-STATISTIC(EmittedFragments, "Number of emitted assembler fragments");
+namespace {
+namespace stats {
+STATISTIC(EmittedFragments, "Number of emitted assembler fragments - total");
+STATISTIC(EmittedRelaxableFragments,
+          "Number of emitted assembler fragments - relaxable");
+STATISTIC(EmittedDataFragments,
+          "Number of emitted assembler fragments - data");
+STATISTIC(EmittedCompactEncodedInstFragments,
+          "Number of emitted assembler fragments - compact encoded inst");
+STATISTIC(EmittedAlignFragments,
+          "Number of emitted assembler fragments - align");
+STATISTIC(EmittedFillFragments,
+          "Number of emitted assembler fragments - fill");
+STATISTIC(EmittedOrgFragments,
+          "Number of emitted assembler fragments - org");
+STATISTIC(evaluateFixup, "Number of evaluated fixups");
+STATISTIC(FragmentLayouts, "Number of fragment layouts");
+STATISTIC(ObjectBytes, "Number of emitted object file bytes");
+STATISTIC(RelaxationSteps, "Number of assembler layout and relaxation steps");
+STATISTIC(RelaxedInstructions, "Number of relaxed instructions");
+}
+}
 
 // FIXME FIXME FIXME: There are number of places in this file where we convert
 // what is a 64-bit assembler value used for computation into a value in the
@@ -40,24 +61,171 @@ STATISTIC(EmittedFragments, "Number of emitted assembler fragments");
 
 /* *** */
 
+MCAsmLayout::MCAsmLayout(MCAssembler &Asm)
+  : Assembler(Asm), LastValidFragment()
+ {
+  // Compute the section layout order. Virtual sections must go last.
+  for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(), ie = Asm.end(); it != ie; ++it)
+    if (!it->getSection().isVirtualSection())
+      SectionOrder.push_back(&*it);
+  for (MCAssembler::iterator it = Asm.begin(), ie = Asm.end(); it != ie; ++it)
+    if (it->getSection().isVirtualSection())
+      SectionOrder.push_back(&*it);
+}
+
+bool MCAsmLayout::isFragmentValid(const MCFragment *F) const {
+  const MCSectionData &SD = *F->getParent();
+  const MCFragment *LastValid = LastValidFragment.lookup(&SD);
+  if (!LastValid)
+    return false;
+  assert(LastValid->getParent() == F->getParent());
+  return F->getLayoutOrder() <= LastValid->getLayoutOrder();
+}
+
+void MCAsmLayout::invalidateFragmentsFrom(MCFragment *F) {
+  // If this fragment wasn't already valid, we don't need to do anything.
+  if (!isFragmentValid(F))
+    return;
+
+  // Otherwise, reset the last valid fragment to the previous fragment
+  // (if this is the first fragment, it will be NULL).
+  const MCSectionData &SD = *F->getParent();
+  LastValidFragment[&SD] = F->getPrevNode();
+}
+
+void MCAsmLayout::ensureValid(const MCFragment *F) const {
+  MCSectionData &SD = *F->getParent();
+
+  MCFragment *Cur = LastValidFragment[&SD];
+  if (!Cur)
+    Cur = &*SD.begin();
+  else
+    Cur = Cur->getNextNode();
+
+  // Advance the layout position until the fragment is valid.
+  while (!isFragmentValid(F)) {
+    assert(Cur && "Layout bookkeeping error");
+    const_cast<MCAsmLayout*>(this)->layoutFragment(Cur);
+    Cur = Cur->getNextNode();
+  }
+}
+
+uint64_t MCAsmLayout::getFragmentOffset(const MCFragment *F) const {
+  ensureValid(F);
+  assert(F->Offset != ~UINT64_C(0) && "Address not set!");
+  return F->Offset;
+}
+
+uint64_t MCAsmLayout::getSymbolOffset(const MCSymbolData *SD) const {
+  const MCSymbol &S = SD->getSymbol();
+
+  // If this is a variable, then recursively evaluate now.
+  if (S.isVariable()) {
+    MCValue Target;
+    if (!S.getVariableValue()->EvaluateAsRelocatable(Target, *this))
+      report_fatal_error("unable to evaluate offset for variable '" +
+                         S.getName() + "'");
+
+    // Verify that any used symbols are defined.
+    if (Target.getSymA() && Target.getSymA()->getSymbol().isUndefined())
+      report_fatal_error("unable to evaluate offset to undefined symbol '" +
+                         Target.getSymA()->getSymbol().getName() + "'");
+    if (Target.getSymB() && Target.getSymB()->getSymbol().isUndefined())
+      report_fatal_error("unable to evaluate offset to undefined symbol '" +
+                         Target.getSymB()->getSymbol().getName() + "'");
+
+    uint64_t Offset = Target.getConstant();
+    if (Target.getSymA())
+      Offset += getSymbolOffset(&Assembler.getSymbolData(
+                                  Target.getSymA()->getSymbol()));
+    if (Target.getSymB())
+      Offset -= getSymbolOffset(&Assembler.getSymbolData(
+                                  Target.getSymB()->getSymbol()));
+    return Offset;
+  }
+
+  assert(SD->getFragment() && "Invalid getOffset() on undefined symbol!");
+  return getFragmentOffset(SD->getFragment()) + SD->getOffset();
+}
+
+uint64_t MCAsmLayout::getSectionAddressSize(const MCSectionData *SD) const {
+  // The size is the last fragment's end offset.
+  const MCFragment &F = SD->getFragmentList().back();
+  return getFragmentOffset(&F) + getAssembler().computeFragmentSize(*this, F);
+}
+
+uint64_t MCAsmLayout::getSectionFileSize(const MCSectionData *SD) const {
+  // Virtual sections have no file size.
+  if (SD->getSection().isVirtualSection())
+    return 0;
+
+  // Otherwise, the file size is the same as the address space size.
+  return getSectionAddressSize(SD);
+}
+
+uint64_t MCAsmLayout::computeBundlePadding(const MCFragment *F,
+                                           uint64_t FOffset, uint64_t FSize) {
+  uint64_t BundleSize = Assembler.getBundleAlignSize();
+  assert(BundleSize > 0 &&
+         "computeBundlePadding should only be called if bundling is enabled");
+  uint64_t BundleMask = BundleSize - 1;
+  uint64_t OffsetInBundle = FOffset & BundleMask;
+  uint64_t EndOfFragment = OffsetInBundle + FSize;
+
+  // There are two kinds of bundling restrictions:
+  //
+  // 1) For alignToBundleEnd(), add padding to ensure that the fragment will
+  //    *end* on a bundle boundary.
+  // 2) Otherwise, check if the fragment would cross a bundle boundary. If it
+  //    would, add padding until the end of the bundle so that the fragment
+  //    will start in a new one.
+  if (F->alignToBundleEnd()) {
+    // Three possibilities here:
+    //
+    // A) The fragment just happens to end at a bundle boundary, so we're good.
+    // B) The fragment ends before the current bundle boundary: pad it just
+    //    enough to reach the boundary.
+    // C) The fragment ends after the current bundle boundary: pad it until it
+    //    reaches the end of the next bundle boundary.
+    //
+    // Note: this code could be made shorter with some modulo trickery, but it's
+    // intentionally kept in its more explicit form for simplicity.
+    if (EndOfFragment == BundleSize)
+      return 0;
+    else if (EndOfFragment < BundleSize)
+      return BundleSize - EndOfFragment;
+    else { // EndOfFragment > BundleSize
+      return 2 * BundleSize - EndOfFragment;
+    }
+  } else if (EndOfFragment > BundleSize)
+    return BundleSize - OffsetInBundle;
+  else
+    return 0;
+}
+
+/* *** */
+
 MCFragment::MCFragment() : Kind(FragmentType(~0)) {
 }
 
+MCFragment::~MCFragment() {
+}
+
 MCFragment::MCFragment(FragmentType _Kind, MCSectionData *_Parent)
-  : Kind(_Kind),
-    Parent(_Parent),
-    FileSize(~UINT64_C(0))
+  : Kind(_Kind), Parent(_Parent), Atom(0), Offset(~UINT64_C(0))
 {
   if (Parent)
     Parent->getFragmentList().push_back(this);
 }
 
-MCFragment::~MCFragment() {
+/* *** */
+
+MCEncodedFragment::~MCEncodedFragment() {
 }
 
-uint64_t MCFragment::getAddress() const {
-  assert(getParent() && "Missing Section!");
-  return getParent()->getAddress() + Offset;
+/* *** */
+
+MCEncodedFragmentWithFixups::~MCEncodedFragmentWithFixups() {
 }
 
 /* *** */
@@ -66,16 +234,45 @@ MCSectionData::MCSectionData() : Section(0) {}
 
 MCSectionData::MCSectionData(const MCSection &_Section, MCAssembler *A)
   : Section(&_Section),
+    Ordinal(~UINT32_C(0)),
     Alignment(1),
-    Address(~UINT64_C(0)),
-    Size(~UINT64_C(0)),
-    FileSize(~UINT64_C(0)),
+    BundleLockState(NotBundleLocked), BundleGroupBeforeFirstInst(false),
     HasInstructions(false)
 {
   if (A)
     A->getSectionList().push_back(this);
 }
 
+MCSectionData::iterator
+MCSectionData::getSubsectionInsertionPoint(unsigned Subsection) {
+  if (Subsection == 0 && SubsectionFragmentMap.empty())
+    return end();
+
+  SmallVectorImpl<std::pair<unsigned, MCFragment *> >::iterator MI =
+    std::lower_bound(SubsectionFragmentMap.begin(), SubsectionFragmentMap.end(),
+                     std::make_pair(Subsection, (MCFragment *)0));
+  bool ExactMatch = false;
+  if (MI != SubsectionFragmentMap.end()) {
+    ExactMatch = MI->first == Subsection;
+    if (ExactMatch)
+      ++MI;
+  }
+  iterator IP;
+  if (MI == SubsectionFragmentMap.end())
+    IP = end();
+  else
+    IP = MI->second;
+  if (!ExactMatch && Subsection != 0) {
+    // The GNU as documentation claims that subsections have an alignment of 4,
+    // although this appears not to be the case.
+    MCFragment *F = new MCDataFragment();
+    SubsectionFragmentMap.insert(MI, std::make_pair(Subsection, F));
+    getFragmentList().insert(IP, F);
+    F->setParent(this);
+  }
+  return IP;
+}
+
 /* *** */
 
 MCSymbolData::MCSymbolData() : Symbol(0) {}
@@ -84,7 +281,8 @@ MCSymbolData::MCSymbolData(const MCSymbol &_Symbol, MCFragment *_Fragment,
                            uint64_t _Offset, MCAssembler *A)
   : Symbol(&_Symbol), Fragment(_Fragment), Offset(_Offset),
     IsExternal(false), IsPrivateExtern(false),
-    CommonSize(0), CommonAlign(0), Flags(0), Index(0)
+    CommonSize(0), SymbolSize(0), CommonAlign(0),
+    Flags(0), Index(0)
 {
   if (A)
     A->getSymbolList().push_back(this);
@@ -92,375 +290,324 @@ MCSymbolData::MCSymbolData(const MCSymbol &_Symbol, MCFragment *_Fragment,
 
 /* *** */
 
-MCAssembler::MCAssembler(MCContext &_Context, TargetAsmBackend &_Backend,
-                         MCCodeEmitter &_Emitter, raw_ostream &_OS)
-  : Context(_Context), Backend(_Backend), Emitter(_Emitter),
-    OS(_OS), SubsectionsViaSymbols(false)
-{
+MCAssembler::MCAssembler(MCContext &Context_, MCAsmBackend &Backend_,
+                         MCCodeEmitter &Emitter_, MCObjectWriter &Writer_,
+                         raw_ostream &OS_)
+  : Context(Context_), Backend(Backend_), Emitter(Emitter_), Writer(Writer_),
+    OS(OS_), BundleAlignSize(0), RelaxAll(false), NoExecStack(false),
+    SubsectionsViaSymbols(false), ELFHeaderEFlags(0) {
 }
 
 MCAssembler::~MCAssembler() {
 }
 
-static bool isScatteredFixupFullyResolvedSimple(const MCAssembler &Asm,
-                                                const MCAsmFixup &Fixup,
-                                                const MCValue Target,
-                                                const MCSection *BaseSection) {
-  // The effective fixup address is
-  //     addr(atom(A)) + offset(A)
-  //   - addr(atom(B)) - offset(B)
-  //   - addr(<base symbol>) + <fixup offset from base symbol>
-  // and the offsets are not relocatable, so the fixup is fully resolved when
-  //  addr(atom(A)) - addr(atom(B)) - addr(<base symbol>)) == 0.
-  //
-  // The simple (Darwin, except on x86_64) way of dealing with this was to
-  // assume that any reference to a temporary symbol *must* be a temporary
-  // symbol in the same atom, unless the sections differ. Therefore, any PCrel
-  // relocation to a temporary symbol (in the same section) is fully
-  // resolved. This also works in conjunction with absolutized .set, which
-  // requires the compiler to use .set to absolutize the differences between
-  // symbols which the compiler knows to be assembly time constants, so we don't
-  // need to worry about consider symbol differences fully resolved.
-
-  // Non-relative fixups are only resolved if constant.
-  if (!BaseSection)
-    return Target.isAbsolute();
-
-  // Otherwise, relative fixups are only resolved if not a difference and the
-  // target is a temporary in the same section.
-  if (Target.isAbsolute() || Target.getSymB())
-    return false;
-
-  const MCSymbol *A = &Target.getSymA()->getSymbol();
-  if (!A->isTemporary() || !A->isInSection() ||
-      &A->getSection() != BaseSection)
-    return false;
-
-  return true;
+void MCAssembler::reset() {
+  Sections.clear();
+  Symbols.clear();
+  SectionMap.clear();
+  SymbolMap.clear();
+  IndirectSymbols.clear();
+  DataRegions.clear();
+  ThumbFuncs.clear();
+  RelaxAll = false;
+  NoExecStack = false;
+  SubsectionsViaSymbols = false;
+  ELFHeaderEFlags = 0;
+
+  // reset objects owned by us
+  getBackend().reset();
+  getEmitter().reset();
+  getWriter().reset();
 }
 
-static bool isScatteredFixupFullyResolved(const MCAssembler &Asm,
-                                          const MCAsmFixup &Fixup,
-                                          const MCValue Target,
-                                          const MCSymbolData *BaseSymbol) {
-  // The effective fixup address is
-  //     addr(atom(A)) + offset(A)
-  //   - addr(atom(B)) - offset(B)
-  //   - addr(BaseSymbol) + <fixup offset from base symbol>
-  // and the offsets are not relocatable, so the fixup is fully resolved when
-  //  addr(atom(A)) - addr(atom(B)) - addr(BaseSymbol) == 0.
-  //
-  // Note that "false" is almost always conservatively correct (it means we emit
-  // a relocation which is unnecessary), except when it would force us to emit a
-  // relocation which the target cannot encode.
-
-  const MCSymbolData *A_Base = 0, *B_Base = 0;
-  if (const MCSymbolRefExpr *A = Target.getSymA()) {
-    // Modified symbol references cannot be resolved.
-    if (A->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None)
-      return false;
-
-    A_Base = Asm.getAtom(&Asm.getSymbolData(A->getSymbol()));
-    if (!A_Base)
-      return false;
-  }
-
-  if (const MCSymbolRefExpr *B = Target.getSymB()) {
-    // Modified symbol references cannot be resolved.
-    if (B->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None)
-      return false;
-
-    B_Base = Asm.getAtom(&Asm.getSymbolData(B->getSymbol()));
-    if (!B_Base)
-      return false;
-  }
-
-  // If there is no base, A and B have to be the same atom for this fixup to be
-  // fully resolved.
-  if (!BaseSymbol)
-    return A_Base == B_Base;
-
-  // Otherwise, B must be missing and A must be the base.
-  return !B_Base && BaseSymbol == A_Base;
-}
-
-bool MCAssembler::isSymbolLinkerVisible(const MCSymbolData *SD) const {
+bool MCAssembler::isSymbolLinkerVisible(const MCSymbol &Symbol) const {
   // Non-temporary labels should always be visible to the linker.
-  if (!SD->getSymbol().isTemporary())
+  if (!Symbol.isTemporary())
     return true;
 
   // Absolute temporary labels are never visible.
-  if (!SD->getFragment())
+  if (!Symbol.isInSection())
     return false;
 
   // Otherwise, check if the section requires symbols even for temporary labels.
-  return getBackend().doesSectionRequireSymbols(
-    SD->getFragment()->getParent()->getSection());
-}
-
-const MCSymbolData *MCAssembler::getAtomForAddress(const MCSectionData *Section,
-                                                   uint64_t Address) const {
-  const MCSymbolData *Best = 0;
-  for (MCAssembler::const_symbol_iterator it = symbol_begin(),
-         ie = symbol_end(); it != ie; ++it) {
-    // Ignore non-linker visible symbols.
-    if (!isSymbolLinkerVisible(it))
-      continue;
-
-    // Ignore symbols not in the same section.
-    if (!it->getFragment() || it->getFragment()->getParent() != Section)
-      continue;
-
-    // Otherwise, find the closest symbol preceding this address (ties are
-    // resolved in favor of the last defined symbol).
-    if (it->getAddress() <= Address &&
-        (!Best || it->getAddress() >= Best->getAddress()))
-      Best = it;
-  }
-
-  return Best;
+  return getBackend().doesSectionRequireSymbols(Symbol.getSection());
 }
 
 const MCSymbolData *MCAssembler::getAtom(const MCSymbolData *SD) const {
   // Linker visible symbols define atoms.
-  if (isSymbolLinkerVisible(SD))
+  if (isSymbolLinkerVisible(SD->getSymbol()))
     return SD;
 
   // Absolute and undefined symbols have no defining atom.
   if (!SD->getFragment())
     return 0;
 
-  // Otherwise, search by address.
-  return getAtomForAddress(SD->getFragment()->getParent(), SD->getAddress());
+  // Non-linker visible symbols in sections which can't be atomized have no
+  // defining atom.
+  if (!getBackend().isSectionAtomizable(
+        SD->getFragment()->getParent()->getSection()))
+    return 0;
+
+  // Otherwise, return the atom for the containing fragment.
+  return SD->getFragment()->getAtom();
 }
 
-bool MCAssembler::EvaluateFixup(const MCAsmLayout &Layout, MCAsmFixup &Fixup,
-                                MCDataFragment *DF,
+bool MCAssembler::evaluateFixup(const MCAsmLayout &Layout,
+                                const MCFixup &Fixup, const MCFragment *DF,
                                 MCValue &Target, uint64_t &Value) const {
-  if (!Fixup.Value->EvaluateAsRelocatable(Target, &Layout))
-    llvm_report_error("expected relocatable expression");
+  ++stats::evaluateFixup;
+
+  if (!Fixup.getValue()->EvaluateAsRelocatable(Target, Layout))
+    getContext().FatalError(Fixup.getLoc(), "expected relocatable expression");
 
-  // FIXME: How do non-scattered symbols work in ELF? I presume the linker
-  // doesn't support small relocations, but then under what criteria does the
-  // assembler allow symbol differences?
+  bool IsPCRel = Backend.getFixupKindInfo(
+    Fixup.getKind()).Flags & MCFixupKindInfo::FKF_IsPCRel;
+
+  bool IsResolved;
+  if (IsPCRel) {
+    if (Target.getSymB()) {
+      IsResolved = false;
+    } else if (!Target.getSymA()) {
+      IsResolved = false;
+    } else {
+      const MCSymbolRefExpr *A = Target.getSymA();
+      const MCSymbol &SA = A->getSymbol();
+      if (A->getKind() != MCSymbolRefExpr::VK_None ||
+          SA.AliasedSymbol().isUndefined()) {
+        IsResolved = false;
+      } else {
+        const MCSymbolData &DataA = getSymbolData(SA);
+        IsResolved =
+          getWriter().IsSymbolRefDifferenceFullyResolvedImpl(*this, DataA,
+                                                             *DF, false, true);
+      }
+    }
+  } else {
+    IsResolved = Target.isAbsolute();
+  }
 
   Value = Target.getConstant();
 
-  bool IsPCRel =
-    Emitter.getFixupKindInfo(Fixup.Kind).Flags & MCFixupKindInfo::FKF_IsPCRel;
-  bool IsResolved = true;
   if (const MCSymbolRefExpr *A = Target.getSymA()) {
-    if (A->getSymbol().isDefined())
-      Value += getSymbolData(A->getSymbol()).getAddress();
-    else
-      IsResolved = false;
+    const MCSymbol &Sym = A->getSymbol().AliasedSymbol();
+    if (Sym.isDefined())
+      Value += Layout.getSymbolOffset(&getSymbolData(Sym));
   }
   if (const MCSymbolRefExpr *B = Target.getSymB()) {
-    if (B->getSymbol().isDefined())
-      Value -= getSymbolData(B->getSymbol()).getAddress();
-    else
-      IsResolved = false;
+    const MCSymbol &Sym = B->getSymbol().AliasedSymbol();
+    if (Sym.isDefined())
+      Value -= Layout.getSymbolOffset(&getSymbolData(Sym));
   }
 
-  // If we are using scattered symbols, determine whether this value is actually
-  // resolved; scattering may cause atoms to move.
-  if (IsResolved && getBackend().hasScatteredSymbols()) {
-    if (getBackend().hasReliableSymbolDifference()) {
-      // If this is a PCrel relocation, find the base atom (identified by its
-      // symbol) that the fixup value is relative to.
-      const MCSymbolData *BaseSymbol = 0;
-      if (IsPCRel) {
-        BaseSymbol = getAtomForAddress(
-          DF->getParent(), DF->getAddress() + Fixup.Offset);
-        if (!BaseSymbol)
-          IsResolved = false;
-      }
 
-      if (IsResolved)
-        IsResolved = isScatteredFixupFullyResolved(*this, Fixup, Target,
-                                                   BaseSymbol);
-    } else {
-      const MCSection *BaseSection = 0;
-      if (IsPCRel)
-        BaseSection = &DF->getParent()->getSection();
+  bool ShouldAlignPC = Backend.getFixupKindInfo(Fixup.getKind()).Flags &
+                         MCFixupKindInfo::FKF_IsAlignedDownTo32Bits;
+  assert((ShouldAlignPC ? IsPCRel : true) &&
+    "FKF_IsAlignedDownTo32Bits is only allowed on PC-relative fixups!");
 
-      IsResolved = isScatteredFixupFullyResolvedSimple(*this, Fixup, Target,
-                                                       BaseSection);
-    }
+  if (IsPCRel) {
+    uint32_t Offset = Layout.getFragmentOffset(DF) + Fixup.getOffset();
+
+    // A number of ARM fixups in Thumb mode require that the effective PC
+    // address be determined as the 32-bit aligned version of the actual offset.
+    if (ShouldAlignPC) Offset &= ~0x3;
+    Value -= Offset;
   }
 
-  if (IsPCRel)
-    Value -= DF->getAddress() + Fixup.Offset;
+  // Let the backend adjust the fixup value if necessary, including whether
+  // we need a relocation.
+  Backend.processFixupValue(*this, Layout, Fixup, DF, Target, Value,
+                            IsResolved);
 
   return IsResolved;
 }
 
-void MCAssembler::LayoutSection(MCSectionData &SD,
-                                MCAsmLayout &Layout) {
-  uint64_t Address = SD.getAddress();
-
-  for (MCSectionData::iterator it = SD.begin(), ie = SD.end(); it != ie; ++it) {
-    MCFragment &F = *it;
-
-    F.setOffset(Address - SD.getAddress());
-
-    // Evaluate fragment size.
-    switch (F.getKind()) {
-    case MCFragment::FT_Align: {
-      MCAlignFragment &AF = cast<MCAlignFragment>(F);
-
-      uint64_t Size = OffsetToAlignment(Address, AF.getAlignment());
-      if (Size > AF.getMaxBytesToEmit())
-        AF.setFileSize(0);
-      else
-        AF.setFileSize(Size);
-      break;
-    }
+uint64_t MCAssembler::computeFragmentSize(const MCAsmLayout &Layout,
+                                          const MCFragment &F) const {
+  switch (F.getKind()) {
+  case MCFragment::FT_Data:
+  case MCFragment::FT_Relaxable:
+  case MCFragment::FT_CompactEncodedInst:
+    return cast<MCEncodedFragment>(F).getContents().size();
+  case MCFragment::FT_Fill:
+    return cast<MCFillFragment>(F).getSize();
 
-    case MCFragment::FT_Data:
-      F.setFileSize(cast<MCDataFragment>(F).getContents().size());
-      break;
+  case MCFragment::FT_LEB:
+    return cast<MCLEBFragment>(F).getContents().size();
 
-    case MCFragment::FT_Fill: {
-      MCFillFragment &FF = cast<MCFillFragment>(F);
-      F.setFileSize(FF.getValueSize() * FF.getCount());
-      break;
+  case MCFragment::FT_Align: {
+    const MCAlignFragment &AF = cast<MCAlignFragment>(F);
+    unsigned Offset = Layout.getFragmentOffset(&AF);
+    unsigned Size = OffsetToAlignment(Offset, AF.getAlignment());
+    // If we are padding with nops, force the padding to be larger than the
+    // minimum nop size.
+    if (Size > 0 && AF.hasEmitNops()) {
+      while (Size % getBackend().getMinimumNopSize())
+        Size += AF.getAlignment();
     }
+    if (Size > AF.getMaxBytesToEmit())
+      return 0;
+    return Size;
+  }
 
-    case MCFragment::FT_Org: {
-      MCOrgFragment &OF = cast<MCOrgFragment>(F);
+  case MCFragment::FT_Org: {
+    const MCOrgFragment &OF = cast<MCOrgFragment>(F);
+    int64_t TargetLocation;
+    if (!OF.getOffset().EvaluateAsAbsolute(TargetLocation, Layout))
+      report_fatal_error("expected assembly-time absolute expression");
+
+    // FIXME: We need a way to communicate this error.
+    uint64_t FragmentOffset = Layout.getFragmentOffset(&OF);
+    int64_t Size = TargetLocation - FragmentOffset;
+    if (Size < 0 || Size >= 0x40000000)
+      report_fatal_error("invalid .org offset '" + Twine(TargetLocation) +
+                         "' (at offset '" + Twine(FragmentOffset) + "')");
+    return Size;
+  }
 
-      int64_t TargetLocation;
-      if (!OF.getOffset().EvaluateAsAbsolute(TargetLocation, &Layout))
-        llvm_report_error("expected assembly-time absolute expression");
+  case MCFragment::FT_Dwarf:
+    return cast<MCDwarfLineAddrFragment>(F).getContents().size();
+  case MCFragment::FT_DwarfFrame:
+    return cast<MCDwarfCallFrameFragment>(F).getContents().size();
+  }
 
-      // FIXME: We need a way to communicate this error.
-      int64_t Offset = TargetLocation - F.getOffset();
-      if (Offset < 0)
-        llvm_report_error("invalid .org offset '" + Twine(TargetLocation) +
-                          "' (at offset '" + Twine(F.getOffset()) + "'");
+  llvm_unreachable("invalid fragment kind");
+}
 
-      F.setFileSize(Offset);
-      break;
-    }
+void MCAsmLayout::layoutFragment(MCFragment *F) {
+  MCFragment *Prev = F->getPrevNode();
 
-    case MCFragment::FT_ZeroFill: {
-      MCZeroFillFragment &ZFF = cast<MCZeroFillFragment>(F);
+  // We should never try to recompute something which is valid.
+  assert(!isFragmentValid(F) && "Attempt to recompute a valid fragment!");
+  // We should never try to compute the fragment layout if its predecessor
+  // isn't valid.
+  assert((!Prev || isFragmentValid(Prev)) &&
+         "Attempt to compute fragment before its predecessor!");
 
-      // Align the fragment offset; it is safe to adjust the offset freely since
-      // this is only in virtual sections.
-      Address = RoundUpToAlignment(Address, ZFF.getAlignment());
-      F.setOffset(Address - SD.getAddress());
+  ++stats::FragmentLayouts;
 
-      // FIXME: This is misnamed.
-      F.setFileSize(ZFF.getSize());
-      break;
-    }
-    }
+  // Compute fragment offset and size.
+  if (Prev)
+    F->Offset = Prev->Offset + getAssembler().computeFragmentSize(*this, *Prev);
+  else
+    F->Offset = 0;
+  LastValidFragment[F->getParent()] = F;
 
-    Address += F.getFileSize();
+  // If bundling is enabled and this fragment has instructions in it, it has to
+  // obey the bundling restrictions. With padding, we'll have:
+  //
+  //
+  //        BundlePadding
+  //             |||
+  // -------------------------------------
+  //   Prev  |##########|       F        |
+  // -------------------------------------
+  //                    ^
+  //                    |
+  //                    F->Offset
+  //
+  // The fragment's offset will point to after the padding, and its computed
+  // size won't include the padding.
+  //
+  if (Assembler.isBundlingEnabled() && F->hasInstructions()) {
+    assert(isa<MCEncodedFragment>(F) &&
+           "Only MCEncodedFragment implementations have instructions");
+    uint64_t FSize = Assembler.computeFragmentSize(*this, *F);
+
+    if (FSize > Assembler.getBundleAlignSize())
+      report_fatal_error("Fragment can't be larger than a bundle size");
+
+    uint64_t RequiredBundlePadding = computeBundlePadding(F, F->Offset, FSize);
+    if (RequiredBundlePadding > UINT8_MAX)
+      report_fatal_error("Padding cannot exceed 255 bytes");
+    F->setBundlePadding(static_cast<uint8_t>(RequiredBundlePadding));
+    F->Offset += RequiredBundlePadding;
   }
+}
 
-  // Set the section sizes.
-  SD.setSize(Address - SD.getAddress());
-  if (getBackend().isVirtualSection(SD.getSection()))
-    SD.setFileSize(0);
-  else
-    SD.setFileSize(Address - SD.getAddress());
-}
-
-/// WriteNopData - Write optimal nops to the output file for the \arg Count
-/// bytes.  This returns the number of bytes written.  It may return 0 if
-/// the \arg Count is more than the maximum optimal nops.
-///
-/// FIXME this is X86 32-bit specific and should move to a better place.
-static uint64_t WriteNopData(uint64_t Count, MCObjectWriter *OW) {
-  static const uint8_t Nops[16][16] = {
-    // nop
-    {0x90},
-    // xchg %ax,%ax
-    {0x66, 0x90},
-    // nopl (%[re]ax)
-    {0x0f, 0x1f, 0x00},
-    // nopl 0(%[re]ax)
-    {0x0f, 0x1f, 0x40, 0x00},
-    // nopl 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
-    {0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00},
-    // nopw 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
-    {0x66, 0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00},
-    // nopl 0L(%[re]ax)
-    {0x0f, 0x1f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
-    // nopl 0L(%[re]ax,%[re]ax,1)
-    {0x0f, 0x1f, 0x84, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
-    // nopw 0L(%[re]ax,%[re]ax,1)
-    {0x66, 0x0f, 0x1f, 0x84, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
-    // nopw %cs:0L(%[re]ax,%[re]ax,1)
-    {0x66, 0x2e, 0x0f, 0x1f, 0x84, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
-    // nopl 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
-    // nopw 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
-    {0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00,
-     0x66, 0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00},
-    // nopw 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
-    // nopw 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
-    {0x66, 0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00,
-     0x66, 0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00},
-    // nopw 0(%[re]ax,%[re]ax,1)
-    // nopl 0L(%[re]ax) */
-    {0x66, 0x0f, 0x1f, 0x44, 0x00, 0x00,
-     0x0f, 0x1f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
-    // nopl 0L(%[re]ax)
-    // nopl 0L(%[re]ax)
-    {0x0f, 0x1f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
-     0x0f, 0x1f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
-    // nopl 0L(%[re]ax)
-    // nopl 0L(%[re]ax,%[re]ax,1)
-    {0x0f, 0x1f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
-     0x0f, 0x1f, 0x84, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}
-  };
-
-  if (Count > 15)
-    return 0;
+/// \brief Write the contents of a fragment to the given object writer. Expects
+///        a MCEncodedFragment.
+static void writeFragmentContents(const MCFragment &F, MCObjectWriter *OW) {
+  const MCEncodedFragment &EF = cast<MCEncodedFragment>(F);
+  OW->WriteBytes(EF.getContents());
+}
 
-  for (uint64_t i = 0; i < Count; i++)
-    OW->Write8(uint8_t(Nops[Count - 1][i]));
+/// \brief Write the fragment \p F to the output file.
+static void writeFragment(const MCAssembler &Asm, const MCAsmLayout &Layout,
+                          const MCFragment &F) {
+  MCObjectWriter *OW = &Asm.getWriter();
 
-  return Count;
-}
+  // FIXME: Embed in fragments instead?
+  uint64_t FragmentSize = Asm.computeFragmentSize(Layout, F);
+
+  // Should NOP padding be written out before this fragment?
+  unsigned BundlePadding = F.getBundlePadding();
+  if (BundlePadding > 0) {
+    assert(Asm.isBundlingEnabled() &&
+           "Writing bundle padding with disabled bundling");
+    assert(F.hasInstructions() &&
+           "Writing bundle padding for a fragment without instructions");
+
+    unsigned TotalLength = BundlePadding + static_cast<unsigned>(FragmentSize);
+    if (F.alignToBundleEnd() && TotalLength > Asm.getBundleAlignSize()) {
+      // If the padding itself crosses a bundle boundary, it must be emitted
+      // in 2 pieces, since even nop instructions must not cross boundaries.
+      //             v--------------v   <- BundleAlignSize
+      //        v---------v             <- BundlePadding
+      // ----------------------------
+      // | Prev |####|####|    F    |
+      // ----------------------------
+      //        ^-------------------^   <- TotalLength
+      unsigned DistanceToBoundary = TotalLength - Asm.getBundleAlignSize();
+      if (!Asm.getBackend().writeNopData(DistanceToBoundary, OW))
+          report_fatal_error("unable to write NOP sequence of " +
+                             Twine(DistanceToBoundary) + " bytes");
+      BundlePadding -= DistanceToBoundary;
+    }
+    if (!Asm.getBackend().writeNopData(BundlePadding, OW))
+      report_fatal_error("unable to write NOP sequence of " +
+                         Twine(BundlePadding) + " bytes");
+  }
 
-/// WriteFragmentData - Write the \arg F data to the output file.
-static void WriteFragmentData(const MCFragment &F, MCObjectWriter *OW) {
+  // This variable (and its dummy usage) is to participate in the assert at
+  // the end of the function.
   uint64_t Start = OW->getStream().tell();
   (void) Start;
 
-  ++EmittedFragments;
+  ++stats::EmittedFragments;
 
-  // FIXME: Embed in fragments instead?
   switch (F.getKind()) {
   case MCFragment::FT_Align: {
-    MCAlignFragment &AF = cast<MCAlignFragment>(F);
-    uint64_t Count = AF.getFileSize() / AF.getValueSize();
+    ++stats::EmittedAlignFragments;
+    const MCAlignFragment &AF = cast<MCAlignFragment>(F);
+    assert(AF.getValueSize() && "Invalid virtual align in concrete fragment!");
+
+    uint64_t Count = FragmentSize / AF.getValueSize();
 
     // FIXME: This error shouldn't actually occur (the front end should emit
     // multiple .align directives to enforce the semantics it wants), but is
     // severe enough that we want to report it. How to handle this?
-    if (Count * AF.getValueSize() != AF.getFileSize())
-      llvm_report_error("undefined .align directive, value size '" +
+    if (Count * AF.getValueSize() != FragmentSize)
+      report_fatal_error("undefined .align directive, value size '" +
                         Twine(AF.getValueSize()) +
                         "' is not a divisor of padding size '" +
-                        Twine(AF.getFileSize()) + "'");
+                        Twine(FragmentSize) + "'");
 
     // See if we are aligning with nops, and if so do that first to try to fill
     // the Count bytes.  Then if that did not fill any bytes or there are any
-    // bytes left to fill use the the Value and ValueSize to fill the rest.
-    if (AF.getEmitNops()) {
-      uint64_t NopByteCount = WriteNopData(Count, OW);
-      Count -= NopByteCount;
+    // bytes left to fill use the Value and ValueSize to fill the rest.
+    // If we are aligning with nops, ask that target to emit the right data.
+    if (AF.hasEmitNops()) {
+      if (!Asm.getBackend().writeNopData(Count, OW))
+        report_fatal_error("unable to write nop sequence of " +
+                          Twine(Count) + " bytes");
+      break;
     }
 
+    // Otherwise, write out in multiples of the value size.
     for (uint64_t i = 0; i != Count; ++i) {
       switch (AF.getValueSize()) {
-      default:
-        assert(0 && "Invalid size!");
+      default: llvm_unreachable("Invalid size!");
       case 1: OW->Write8 (uint8_t (AF.getValue())); break;
       case 2: OW->Write16(uint16_t(AF.getValue())); break;
       case 4: OW->Write32(uint32_t(AF.getValue())); break;
@@ -470,17 +617,30 @@ static void WriteFragmentData(const MCFragment &F, MCObjectWriter *OW) {
     break;
   }
 
-  case MCFragment::FT_Data: {
-    OW->WriteBytes(cast<MCDataFragment>(F).getContents().str());
+  case MCFragment::FT_Data: 
+    ++stats::EmittedDataFragments;
+    writeFragmentContents(F, OW);
+    break;
+
+  case MCFragment::FT_Relaxable:
+    ++stats::EmittedRelaxableFragments;
+    writeFragmentContents(F, OW);
+    break;
+
+  case MCFragment::FT_CompactEncodedInst:
+    ++stats::EmittedCompactEncodedInstFragments;
+    writeFragmentContents(F, OW);
     break;
-  }
 
   case MCFragment::FT_Fill: {
-    MCFillFragment &FF = cast<MCFillFragment>(F);
-    for (uint64_t i = 0, e = FF.getCount(); i != e; ++i) {
+    ++stats::EmittedFillFragments;
+    const MCFillFragment &FF = cast<MCFillFragment>(F);
+
+    assert(FF.getValueSize() && "Invalid virtual align in concrete fragment!");
+
+    for (uint64_t i = 0, e = FF.getSize() / FF.getValueSize(); i != e; ++i) {
       switch (FF.getValueSize()) {
-      default:
-        assert(0 && "Invalid size!");
+      default: llvm_unreachable("Invalid size!");
       case 1: OW->Write8 (uint8_t (FF.getValue())); break;
       case 2: OW->Write16(uint16_t(FF.getValue())); break;
       case 4: OW->Write32(uint32_t(FF.getValue())); break;
@@ -490,44 +650,104 @@ static void WriteFragmentData(const MCFragment &F, MCObjectWriter *OW) {
     break;
   }
 
+  case MCFragment::FT_LEB: {
+    const MCLEBFragment &LF = cast<MCLEBFragment>(F);
+    OW->WriteBytes(LF.getContents().str());
+    break;
+  }
+
   case MCFragment::FT_Org: {
-    MCOrgFragment &OF = cast<MCOrgFragment>(F);
+    ++stats::EmittedOrgFragments;
+    const MCOrgFragment &OF = cast<MCOrgFragment>(F);
 
-    for (uint64_t i = 0, e = OF.getFileSize(); i != e; ++i)
+    for (uint64_t i = 0, e = FragmentSize; i != e; ++i)
       OW->Write8(uint8_t(OF.getValue()));
 
     break;
   }
 
-  case MCFragment::FT_ZeroFill: {
-    assert(0 && "Invalid zero fill fragment in concrete section!");
+  case MCFragment::FT_Dwarf: {
+    const MCDwarfLineAddrFragment &OF = cast<MCDwarfLineAddrFragment>(F);
+    OW->WriteBytes(OF.getContents().str());
+    break;
+  }
+  case MCFragment::FT_DwarfFrame: {
+    const MCDwarfCallFrameFragment &CF = cast<MCDwarfCallFrameFragment>(F);
+    OW->WriteBytes(CF.getContents().str());
     break;
   }
   }
 
-  assert(OW->getStream().tell() - Start == F.getFileSize());
+  assert(OW->getStream().tell() - Start == FragmentSize &&
+         "The stream should advance by fragment size");
 }
 
-void MCAssembler::WriteSectionData(const MCSectionData *SD,
-                                   MCObjectWriter *OW) const {
+void MCAssembler::writeSectionData(const MCSectionData *SD,
+                                   const MCAsmLayout &Layout) const {
   // Ignore virtual sections.
-  if (getBackend().isVirtualSection(SD->getSection())) {
-    assert(SD->getFileSize() == 0);
+  if (SD->getSection().isVirtualSection()) {
+    assert(Layout.getSectionFileSize(SD) == 0 && "Invalid size for section!");
+
+    // Check that contents are only things legal inside a virtual section.
+    for (MCSectionData::const_iterator it = SD->begin(),
+           ie = SD->end(); it != ie; ++it) {
+      switch (it->getKind()) {
+      default: llvm_unreachable("Invalid fragment in virtual section!");
+      case MCFragment::FT_Data: {
+        // Check that we aren't trying to write a non-zero contents (or fixups)
+        // into a virtual section. This is to support clients which use standard
+        // directives to fill the contents of virtual sections.
+        const MCDataFragment &DF = cast<MCDataFragment>(*it);
+        assert(DF.fixup_begin() == DF.fixup_end() &&
+               "Cannot have fixups in virtual section!");
+        for (unsigned i = 0, e = DF.getContents().size(); i != e; ++i)
+          assert(DF.getContents()[i] == 0 &&
+                 "Invalid data value for virtual section!");
+        break;
+      }
+      case MCFragment::FT_Align:
+        // Check that we aren't trying to write a non-zero value into a virtual
+        // section.
+        assert((cast<MCAlignFragment>(it)->getValueSize() == 0 ||
+                cast<MCAlignFragment>(it)->getValue() == 0) &&
+               "Invalid align in virtual section!");
+        break;
+      case MCFragment::FT_Fill:
+        assert((cast<MCFillFragment>(it)->getValueSize() == 0 ||
+                cast<MCFillFragment>(it)->getValue() == 0) &&
+               "Invalid fill in virtual section!");
+        break;
+      }
+    }
+
     return;
   }
 
-  uint64_t Start = OW->getStream().tell();
-  (void) Start;
+  uint64_t Start = getWriter().getStream().tell();
+  (void)Start;
+
+  for (MCSectionData::const_iterator it = SD->begin(), ie = SD->end();
+       it != ie; ++it)
+    writeFragment(*this, Layout, *it);
 
-  for (MCSectionData::const_iterator it = SD->begin(),
-         ie = SD->end(); it != ie; ++it)
-    WriteFragmentData(*it, OW);
+  assert(getWriter().getStream().tell() - Start ==
+         Layout.getSectionAddressSize(SD));
+}
 
-  // Add section padding.
-  assert(SD->getFileSize() >= SD->getSize() && "Invalid section sizes!");
-  OW->WriteZeros(SD->getFileSize() - SD->getSize());
 
-  assert(OW->getStream().tell() - Start == SD->getFileSize());
+uint64_t MCAssembler::handleFixup(const MCAsmLayout &Layout,
+                                  MCFragment &F,
+                                  const MCFixup &Fixup) {
+  // Evaluate the fixup.
+  MCValue Target;
+  uint64_t FixedValue;
+  if (!evaluateFixup(Layout, Fixup, &F, Target, FixedValue)) {
+    // The fixup was unresolved, we need a relocation. Inform the object
+    // writer of the relocation, and give it an opportunity to adjust the
+    // fixup value if need be.
+    getWriter().RecordRelocation(*this, Layout, &F, Fixup, Target, FixedValue);
+  }
+  return FixedValue;
 }
 
 void MCAssembler::Finish() {
@@ -535,294 +755,380 @@ void MCAssembler::Finish() {
       llvm::errs() << "assembler backend - pre-layout\n--\n";
       dump(); });
 
-  // Layout until everything fits.
+  // Create the layout object.
   MCAsmLayout Layout(*this);
-  while (LayoutOnce(Layout))
+
+  // Create dummy fragments and assign section ordinals.
+  unsigned SectionIndex = 0;
+  for (MCAssembler::iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
+    // Create dummy fragments to eliminate any empty sections, this simplifies
+    // layout.
+    if (it->getFragmentList().empty())
+      new MCDataFragment(it);
+
+    it->setOrdinal(SectionIndex++);
+  }
+
+  // Assign layout order indices to sections and fragments.
+  for (unsigned i = 0, e = Layout.getSectionOrder().size(); i != e; ++i) {
+    MCSectionData *SD = Layout.getSectionOrder()[i];
+    SD->setLayoutOrder(i);
+
+    unsigned FragmentIndex = 0;
+    for (MCSectionData::iterator iFrag = SD->begin(), iFragEnd = SD->end();
+         iFrag != iFragEnd; ++iFrag)
+      iFrag->setLayoutOrder(FragmentIndex++);
+  }
+
+  // Layout until everything fits.
+  while (layoutOnce(Layout))
     continue;
 
   DEBUG_WITH_TYPE("mc-dump", {
-      llvm::errs() << "assembler backend - post-layout\n--\n";
+      llvm::errs() << "assembler backend - post-relaxation\n--\n";
+      dump(); });
+
+  // Finalize the layout, including fragment lowering.
+  finishLayout(Layout);
+
+  DEBUG_WITH_TYPE("mc-dump", {
+      llvm::errs() << "assembler backend - final-layout\n--\n";
       dump(); });
 
-  llvm::OwningPtr<MCObjectWriter> Writer(getBackend().createObjectWriter(OS));
-  if (!Writer)
-    llvm_report_error("unable to create object writer!");
+  uint64_t StartOffset = OS.tell();
 
   // Allow the object writer a chance to perform post-layout binding (for
   // example, to set the index fields in the symbol data).
-  Writer->ExecutePostLayoutBinding(*this);
+  getWriter().ExecutePostLayoutBinding(*this, Layout);
 
   // Evaluate and apply the fixups, generating relocation entries as necessary.
   for (MCAssembler::iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
     for (MCSectionData::iterator it2 = it->begin(),
            ie2 = it->end(); it2 != ie2; ++it2) {
-      MCDataFragment *DF = dyn_cast<MCDataFragment>(it2);
-      if (!DF)
-        continue;
-
-      for (MCDataFragment::fixup_iterator it3 = DF->fixup_begin(),
-             ie3 = DF->fixup_end(); it3 != ie3; ++it3) {
-        MCAsmFixup &Fixup = *it3;
-
-        // Evaluate the fixup.
-        MCValue Target;
-        uint64_t FixedValue;
-        if (!EvaluateFixup(Layout, Fixup, DF, Target, FixedValue)) {
-          // The fixup was unresolved, we need a relocation. Inform the object
-          // writer of the relocation, and give it an opportunity to adjust the
-          // fixup value if need be.
-          Writer->RecordRelocation(*this, DF, Fixup, Target, FixedValue);
+      MCEncodedFragmentWithFixups *F =
+        dyn_cast<MCEncodedFragmentWithFixups>(it2);
+      if (F) {
+        for (MCEncodedFragmentWithFixups::fixup_iterator it3 = F->fixup_begin(),
+             ie3 = F->fixup_end(); it3 != ie3; ++it3) {
+          MCFixup &Fixup = *it3;
+          uint64_t FixedValue = handleFixup(Layout, *F, Fixup);
+          getBackend().applyFixup(Fixup, F->getContents().data(),
+                                  F->getContents().size(), FixedValue);
         }
-
-        getBackend().ApplyFixup(Fixup, *DF, FixedValue);
       }
     }
   }
 
   // Write the object file.
-  Writer->WriteObject(*this);
-  OS.flush();
+  getWriter().WriteObject(*this, Layout);
+
+  stats::ObjectBytes += OS.tell() - StartOffset;
 }
 
-bool MCAssembler::FixupNeedsRelaxation(MCAsmFixup &Fixup, MCDataFragment *DF,
+bool MCAssembler::fixupNeedsRelaxation(const MCFixup &Fixup,
+                                       const MCRelaxableFragment *DF,
                                        const MCAsmLayout &Layout) const {
-  // Currently we only need to relax X86::reloc_pcrel_1byte.
-  if (unsigned(Fixup.Kind) != X86::reloc_pcrel_1byte)
-    return false;
-
   // If we cannot resolve the fixup value, it requires relaxation.
   MCValue Target;
   uint64_t Value;
-  if (!EvaluateFixup(Layout, Fixup, DF, Target, Value))
+  if (!evaluateFixup(Layout, Fixup, DF, Target, Value))
     return true;
 
-  // Otherwise, relax if the value is too big for a (signed) i8.
-  return int64_t(Value) != int64_t(int8_t(Value));
+  return getBackend().fixupNeedsRelaxation(Fixup, Value, DF, Layout);
 }
 
-bool MCAssembler::LayoutOnce(MCAsmLayout &Layout) {
-  // Layout the concrete sections and fragments.
-  uint64_t Address = 0;
-  MCSectionData *Prev = 0;
-  for (iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
-    MCSectionData &SD = *it;
+bool MCAssembler::fragmentNeedsRelaxation(const MCRelaxableFragment *F,
+                                          const MCAsmLayout &Layout) const {
+  // If this inst doesn't ever need relaxation, ignore it. This occurs when we
+  // are intentionally pushing out inst fragments, or because we relaxed a
+  // previous instruction to one that doesn't need relaxation.
+  if (!getBackend().mayNeedRelaxation(F->getInst()))
+    return false;
 
-    // Skip virtual sections.
-    if (getBackend().isVirtualSection(SD.getSection()))
-      continue;
+  for (MCRelaxableFragment::const_fixup_iterator it = F->fixup_begin(),
+       ie = F->fixup_end(); it != ie; ++it)
+    if (fixupNeedsRelaxation(*it, F, Layout))
+      return true;
 
-    // Align this section if necessary by adding padding bytes to the previous
-    // section.
-    if (uint64_t Pad = OffsetToAlignment(Address, it->getAlignment())) {
-      assert(Prev && "Missing prev section!");
-      Prev->setFileSize(Prev->getFileSize() + Pad);
-      Address += Pad;
-    }
+  return false;
+}
 
-    // Layout the section fragments and its size.
-    SD.setAddress(Address);
-    LayoutSection(SD, Layout);
-    Address += SD.getFileSize();
+bool MCAssembler::relaxInstruction(MCAsmLayout &Layout,
+                                   MCRelaxableFragment &F) {
+  if (!fragmentNeedsRelaxation(&F, Layout))
+    return false;
 
-    Prev = &SD;
-  }
+  ++stats::RelaxedInstructions;
 
-  // Layout the virtual sections.
-  for (iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
-    MCSectionData &SD = *it;
+  // FIXME-PERF: We could immediately lower out instructions if we can tell
+  // they are fully resolved, to avoid retesting on later passes.
+
+  // Relax the fragment.
+
+  MCInst Relaxed;
+  getBackend().relaxInstruction(F.getInst(), Relaxed);
+
+  // Encode the new instruction.
+  //
+  // FIXME-PERF: If it matters, we could let the target do this. It can
+  // probably do so more efficiently in many cases.
+  SmallVector<MCFixup, 4> Fixups;
+  SmallString<256> Code;
+  raw_svector_ostream VecOS(Code);
+  getEmitter().EncodeInstruction(Relaxed, VecOS, Fixups);
+  VecOS.flush();
+
+  // Update the fragment.
+  F.setInst(Relaxed);
+  F.getContents() = Code;
+  F.getFixups() = Fixups;
+
+  return true;
+}
+
+bool MCAssembler::relaxLEB(MCAsmLayout &Layout, MCLEBFragment &LF) {
+  int64_t Value = 0;
+  uint64_t OldSize = LF.getContents().size();
+  bool IsAbs = LF.getValue().EvaluateAsAbsolute(Value, Layout);
+  (void)IsAbs;
+  assert(IsAbs);
+  SmallString<8> &Data = LF.getContents();
+  Data.clear();
+  raw_svector_ostream OSE(Data);
+  if (LF.isSigned())
+    encodeSLEB128(Value, OSE);
+  else
+    encodeULEB128(Value, OSE);
+  OSE.flush();
+  return OldSize != LF.getContents().size();
+}
 
-    if (!getBackend().isVirtualSection(SD.getSection()))
-      continue;
+bool MCAssembler::relaxDwarfLineAddr(MCAsmLayout &Layout,
+                                     MCDwarfLineAddrFragment &DF) {
+  MCContext &Context = Layout.getAssembler().getContext();
+  int64_t AddrDelta = 0;
+  uint64_t OldSize = DF.getContents().size();
+  bool IsAbs = DF.getAddrDelta().EvaluateAsAbsolute(AddrDelta, Layout);
+  (void)IsAbs;
+  assert(IsAbs);
+  int64_t LineDelta;
+  LineDelta = DF.getLineDelta();
+  SmallString<8> &Data = DF.getContents();
+  Data.clear();
+  raw_svector_ostream OSE(Data);
+  MCDwarfLineAddr::Encode(Context, LineDelta, AddrDelta, OSE);
+  OSE.flush();
+  return OldSize != Data.size();
+}
 
-    // Align this section if necessary by adding padding bytes to the previous
-    // section.
-    if (uint64_t Pad = OffsetToAlignment(Address, it->getAlignment()))
-      Address += Pad;
+bool MCAssembler::relaxDwarfCallFrameFragment(MCAsmLayout &Layout,
+                                              MCDwarfCallFrameFragment &DF) {
+  MCContext &Context = Layout.getAssembler().getContext();
+  int64_t AddrDelta = 0;
+  uint64_t OldSize = DF.getContents().size();
+  bool IsAbs = DF.getAddrDelta().EvaluateAsAbsolute(AddrDelta, Layout);
+  (void)IsAbs;
+  assert(IsAbs);
+  SmallString<8> &Data = DF.getContents();
+  Data.clear();
+  raw_svector_ostream OSE(Data);
+  MCDwarfFrameEmitter::EncodeAdvanceLoc(Context, AddrDelta, OSE);
+  OSE.flush();
+  return OldSize != Data.size();
+}
 
-    SD.setAddress(Address);
-    LayoutSection(SD, Layout);
-    Address += SD.getSize();
+bool MCAssembler::layoutSectionOnce(MCAsmLayout &Layout, MCSectionData &SD) {
+  // Holds the first fragment which needed relaxing during this layout. It will
+  // remain NULL if none were relaxed.
+  // When a fragment is relaxed, all the fragments following it should get
+  // invalidated because their offset is going to change.
+  MCFragment *FirstRelaxedFragment = NULL;
+
+  // Attempt to relax all the fragments in the section.
+  for (MCSectionData::iterator I = SD.begin(), IE = SD.end(); I != IE; ++I) {
+    // Check if this is a fragment that needs relaxation.
+    bool RelaxedFrag = false;
+    switch(I->getKind()) {
+    default:
+      break;
+    case MCFragment::FT_Relaxable:
+      assert(!getRelaxAll() &&
+             "Did not expect a MCRelaxableFragment in RelaxAll mode");
+      RelaxedFrag = relaxInstruction(Layout, *cast<MCRelaxableFragment>(I));
+      break;
+    case MCFragment::FT_Dwarf:
+      RelaxedFrag = relaxDwarfLineAddr(Layout,
+                                       *cast<MCDwarfLineAddrFragment>(I));
+      break;
+    case MCFragment::FT_DwarfFrame:
+      RelaxedFrag =
+        relaxDwarfCallFrameFragment(Layout,
+                                    *cast<MCDwarfCallFrameFragment>(I));
+      break;
+    case MCFragment::FT_LEB:
+      RelaxedFrag = relaxLEB(Layout, *cast<MCLEBFragment>(I));
+      break;
+    }
+    if (RelaxedFrag && !FirstRelaxedFragment)
+      FirstRelaxedFragment = I;
   }
+  if (FirstRelaxedFragment) {
+    Layout.invalidateFragmentsFrom(FirstRelaxedFragment);
+    return true;
+  }
+  return false;
+}
+
+bool MCAssembler::layoutOnce(MCAsmLayout &Layout) {
+  ++stats::RelaxationSteps;
 
-  // Scan the fixups in order and relax any that don't fit.
+  bool WasRelaxed = false;
   for (iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
     MCSectionData &SD = *it;
+    while (layoutSectionOnce(Layout, SD))
+      WasRelaxed = true;
+  }
 
-    for (MCSectionData::iterator it2 = SD.begin(),
-           ie2 = SD.end(); it2 != ie2; ++it2) {
-      MCDataFragment *DF = dyn_cast<MCDataFragment>(it2);
-      if (!DF)
-        continue;
-
-      for (MCDataFragment::fixup_iterator it3 = DF->fixup_begin(),
-             ie3 = DF->fixup_end(); it3 != ie3; ++it3) {
-        MCAsmFixup &Fixup = *it3;
-
-        // Check whether we need to relax this fixup.
-        if (!FixupNeedsRelaxation(Fixup, DF, Layout))
-          continue;
-
-        // Relax the instruction.
-        //
-        // FIXME: This is a huge temporary hack which just looks for x86
-        // branches; the only thing we need to relax on x86 is
-        // 'X86::reloc_pcrel_1byte'. Once we have MCInst fragments, this will be
-        // replaced by a TargetAsmBackend hook (most likely tblgen'd) to relax
-        // an individual MCInst.
-        SmallVectorImpl<char> &C = DF->getContents();
-        uint64_t PrevOffset = Fixup.Offset;
-        unsigned Amt = 0;
-
-          // jcc instructions
-        if (unsigned(C[Fixup.Offset-1]) >= 0x70 &&
-            unsigned(C[Fixup.Offset-1]) <= 0x7f) {
-          C[Fixup.Offset] = C[Fixup.Offset-1] + 0x10;
-          C[Fixup.Offset-1] = char(0x0f);
-          ++Fixup.Offset;
-          Amt = 4;
-
-          // jmp rel8
-        } else if (C[Fixup.Offset-1] == char(0xeb)) {
-          C[Fixup.Offset-1] = char(0xe9);
-          Amt = 3;
-
-        } else
-          llvm_unreachable("unknown 1 byte pcrel instruction!");
-
-        Fixup.Value = MCBinaryExpr::Create(
-          MCBinaryExpr::Sub, Fixup.Value,
-          MCConstantExpr::Create(3, getContext()),
-          getContext());
-        C.insert(C.begin() + Fixup.Offset, Amt, char(0));
-        Fixup.Kind = MCFixupKind(X86::reloc_pcrel_4byte);
-
-        // Update the remaining fixups, which have slid.
-        //
-        // FIXME: This is bad for performance, but will be eliminated by the
-        // move to MCInst specific fragments.
-        ++it3;
-        for (; it3 != ie3; ++it3)
-          it3->Offset += Amt;
-
-        // Update all the symbols for this fragment, which may have slid.
-        //
-        // FIXME: This is really really bad for performance, but will be
-        // eliminated by the move to MCInst specific fragments.
-        for (MCAssembler::symbol_iterator it = symbol_begin(),
-               ie = symbol_end(); it != ie; ++it) {
-          MCSymbolData &SD = *it;
-
-          if (it->getFragment() != DF)
-            continue;
-
-          if (SD.getOffset() > PrevOffset)
-            SD.setOffset(SD.getOffset() + Amt);
-        }
+  return WasRelaxed;
+}
 
-        // Restart layout.
-        //
-        // FIXME: This is O(N^2), but will be eliminated once we have a smart
-        // MCAsmLayout object.
-        return true;
-      }
-    }
+void MCAssembler::finishLayout(MCAsmLayout &Layout) {
+  // The layout is done. Mark every fragment as valid.
+  for (unsigned int i = 0, n = Layout.getSectionOrder().size(); i != n; ++i) {
+    Layout.getFragmentOffset(&*Layout.getSectionOrder()[i]->rbegin());
   }
-
-  return false;
 }
 
 // Debugging methods
 
 namespace llvm {
 
-raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const MCAsmFixup &AF) {
-  OS << "<MCAsmFixup" << " Offset:" << AF.Offset << " Value:" << *AF.Value
-     << " Kind:" << AF.Kind << ">";
+raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const MCFixup &AF) {
+  OS << "<MCFixup" << " Offset:" << AF.getOffset()
+     << " Value:" << *AF.getValue()
+     << " Kind:" << AF.getKind() << ">";
   return OS;
 }
 
 }
 
+#if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
 void MCFragment::dump() {
   raw_ostream &OS = llvm::errs();
 
-  OS << "<MCFragment " << (void*) this << " Offset:" << Offset
-     << " FileSize:" << FileSize;
-
-  OS << ">";
-}
-
-void MCAlignFragment::dump() {
-  raw_ostream &OS = llvm::errs();
-
-  OS << "<MCAlignFragment ";
-  this->MCFragment::dump();
-  OS << "\n       ";
-  OS << " Alignment:" << getAlignment()
-     << " Value:" << getValue() << " ValueSize:" << getValueSize()
-     << " MaxBytesToEmit:" << getMaxBytesToEmit() << ">";
-}
+  OS << "<";
+  switch (getKind()) {
+  case MCFragment::FT_Align: OS << "MCAlignFragment"; break;
+  case MCFragment::FT_Data:  OS << "MCDataFragment"; break;
+  case MCFragment::FT_CompactEncodedInst:
+    OS << "MCCompactEncodedInstFragment"; break;
+  case MCFragment::FT_Fill:  OS << "MCFillFragment"; break;
+  case MCFragment::FT_Relaxable:  OS << "MCRelaxableFragment"; break;
+  case MCFragment::FT_Org:   OS << "MCOrgFragment"; break;
+  case MCFragment::FT_Dwarf: OS << "MCDwarfFragment"; break;
+  case MCFragment::FT_DwarfFrame: OS << "MCDwarfCallFrameFragment"; break;
+  case MCFragment::FT_LEB:   OS << "MCLEBFragment"; break;
+  }
 
-void MCDataFragment::dump() {
-  raw_ostream &OS = llvm::errs();
+  OS << "<MCFragment " << (void*) this << " LayoutOrder:" << LayoutOrder
+     << " Offset:" << Offset
+     << " HasInstructions:" << hasInstructions() 
+     << " BundlePadding:" << static_cast<unsigned>(getBundlePadding()) << ">";
 
-  OS << "<MCDataFragment ";
-  this->MCFragment::dump();
-  OS << "\n       ";
-  OS << " Contents:[";
-  for (unsigned i = 0, e = getContents().size(); i != e; ++i) {
-    if (i) OS << ",";
-    OS << hexdigit((Contents[i] >> 4) & 0xF) << hexdigit(Contents[i] & 0xF);
-  }
-  OS << "] (" << getContents().size() << " bytes)";
-
-  if (!getFixups().empty()) {
-    OS << ",\n       ";
-    OS << " Fixups:[";
-    for (fixup_iterator it = fixup_begin(), ie = fixup_end(); it != ie; ++it) {
-      if (it != fixup_begin()) OS << ",\n                ";
-      OS << *it;
+  switch (getKind()) {
+  case MCFragment::FT_Align: {
+    const MCAlignFragment *AF = cast<MCAlignFragment>(this);
+    if (AF->hasEmitNops())
+      OS << " (emit nops)";
+    OS << "\n       ";
+    OS << " Alignment:" << AF->getAlignment()
+       << " Value:" << AF->getValue() << " ValueSize:" << AF->getValueSize()
+       << " MaxBytesToEmit:" << AF->getMaxBytesToEmit() << ">";
+    break;
+  }
+  case MCFragment::FT_Data:  {
+    const MCDataFragment *DF = cast<MCDataFragment>(this);
+    OS << "\n       ";
+    OS << " Contents:[";
+    const SmallVectorImpl<char> &Contents = DF->getContents();
+    for (unsigned i = 0, e = Contents.size(); i != e; ++i) {
+      if (i) OS << ",";
+      OS << hexdigit((Contents[i] >> 4) & 0xF) << hexdigit(Contents[i] & 0xF);
     }
-    OS << "]";
+    OS << "] (" << Contents.size() << " bytes)";
+
+    if (DF->fixup_begin() != DF->fixup_end()) {
+      OS << ",\n       ";
+      OS << " Fixups:[";
+      for (MCDataFragment::const_fixup_iterator it = DF->fixup_begin(),
+             ie = DF->fixup_end(); it != ie; ++it) {
+        if (it != DF->fixup_begin()) OS << ",\n                ";
+        OS << *it;
+      }
+      OS << "]";
+    }
+    break;
+  }
+  case MCFragment::FT_CompactEncodedInst: {
+    const MCCompactEncodedInstFragment *CEIF =
+      cast<MCCompactEncodedInstFragment>(this);
+    OS << "\n       ";
+    OS << " Contents:[";
+    const SmallVectorImpl<char> &Contents = CEIF->getContents();
+    for (unsigned i = 0, e = Contents.size(); i != e; ++i) {
+      if (i) OS << ",";
+      OS << hexdigit((Contents[i] >> 4) & 0xF) << hexdigit(Contents[i] & 0xF);
+    }
+    OS << "] (" << Contents.size() << " bytes)";
+    break;
+  }
+  case MCFragment::FT_Fill:  {
+    const MCFillFragment *FF = cast<MCFillFragment>(this);
+    OS << " Value:" << FF->getValue() << " ValueSize:" << FF->getValueSize()
+       << " Size:" << FF->getSize();
+    break;
+  }
+  case MCFragment::FT_Relaxable:  {
+    const MCRelaxableFragment *F = cast<MCRelaxableFragment>(this);
+    OS << "\n       ";
+    OS << " Inst:";
+    F->getInst().dump_pretty(OS);
+    break;
+  }
+  case MCFragment::FT_Org:  {
+    const MCOrgFragment *OF = cast<MCOrgFragment>(this);
+    OS << "\n       ";
+    OS << " Offset:" << OF->getOffset() << " Value:" << OF->getValue();
+    break;
+  }
+  case MCFragment::FT_Dwarf:  {
+    const MCDwarfLineAddrFragment *OF = cast<MCDwarfLineAddrFragment>(this);
+    OS << "\n       ";
+    OS << " AddrDelta:" << OF->getAddrDelta()
+       << " LineDelta:" << OF->getLineDelta();
+    break;
+  }
+  case MCFragment::FT_DwarfFrame:  {
+    const MCDwarfCallFrameFragment *CF = cast<MCDwarfCallFrameFragment>(this);
+    OS << "\n       ";
+    OS << " AddrDelta:" << CF->getAddrDelta();
+    break;
+  }
+  case MCFragment::FT_LEB: {
+    const MCLEBFragment *LF = cast<MCLEBFragment>(this);
+    OS << "\n       ";
+    OS << " Value:" << LF->getValue() << " Signed:" << LF->isSigned();
+    break;
+  }
   }
-
   OS << ">";
 }
 
-void MCFillFragment::dump() {
-  raw_ostream &OS = llvm::errs();
-
-  OS << "<MCFillFragment ";
-  this->MCFragment::dump();
-  OS << "\n       ";
-  OS << " Value:" << getValue() << " ValueSize:" << getValueSize()
-     << " Count:" << getCount() << ">";
-}
-
-void MCOrgFragment::dump() {
-  raw_ostream &OS = llvm::errs();
-
-  OS << "<MCOrgFragment ";
-  this->MCFragment::dump();
-  OS << "\n       ";
-  OS << " Offset:" << getOffset() << " Value:" << getValue() << ">";
-}
-
-void MCZeroFillFragment::dump() {
-  raw_ostream &OS = llvm::errs();
-
-  OS << "<MCZeroFillFragment ";
-  this->MCFragment::dump();
-  OS << "\n       ";
-  OS << " Size:" << getSize() << " Alignment:" << getAlignment() << ">";
-}
-
 void MCSectionData::dump() {
   raw_ostream &OS = llvm::errs();
 
   OS << "<MCSectionData";
-  OS << " Alignment:" << getAlignment() << " Address:" << Address
-     << " Size:" << Size << " FileSize:" << FileSize
+  OS << " Alignment:" << getAlignment()
      << " Fragments:[\n      ";
   for (iterator it = begin(), ie = end(); it != ie; ++it) {
     if (it != begin()) OS << ",\n      ";
@@ -865,3 +1171,17 @@ void MCAssembler::dump() {
   }
   OS << "]>\n";
 }
+#endif
+
+// anchors for MC*Fragment vtables
+void MCEncodedFragment::anchor() { }
+void MCEncodedFragmentWithFixups::anchor() { }
+void MCDataFragment::anchor() { }
+void MCCompactEncodedInstFragment::anchor() { }
+void MCRelaxableFragment::anchor() { }
+void MCAlignFragment::anchor() { }
+void MCFillFragment::anchor() { }
+void MCOrgFragment::anchor() { }
+void MCLEBFragment::anchor() { }
+void MCDwarfLineAddrFragment::anchor() { }
+void MCDwarfCallFrameFragment::anchor() { }