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[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / include / llvm / CodeGen / AsmPrinter.h
1 //===-- llvm/CodeGen/AsmPrinter.h - AsmPrinter Framework --------*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file contains a class to be used as the base class for target specific
11 // asm writers.  This class primarily handles common functionality used by
12 // all asm writers.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #ifndef LLVM_CODEGEN_ASMPRINTER_H
17 #define LLVM_CODEGEN_ASMPRINTER_H
18
19 #include "llvm/ADT/MapVector.h"
20 #include "llvm/ADT/Twine.h"
21 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
22 #include "llvm/CodeGen/DwarfStringPoolEntry.h"
23 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
24 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
25 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
26 #include "llvm/Support/SourceMgr.h"
27
28 namespace llvm {
29 class AsmPrinterHandler;
30 class BlockAddress;
31 class ByteStreamer;
32 class GCStrategy;
33 class Constant;
34 class ConstantArray;
35 class DIE;
36 class DIEAbbrev;
37 class GCMetadataPrinter;
38 class GlobalIndirectSymbol;
39 class GlobalValue;
40 class GlobalVariable;
41 class MachineBasicBlock;
42 class MachineFunction;
43 class MachineInstr;
44 class MachineLocation;
45 class MachineLoopInfo;
46 class MachineLoop;
47 class MachineConstantPoolValue;
48 class MachineJumpTableInfo;
49 class MachineModuleInfo;
50 class MCAsmInfo;
51 class MCCFIInstruction;
52 class MCContext;
53 class MCExpr;
54 class MCInst;
55 class MCSection;
56 class MCStreamer;
57 class MCSubtargetInfo;
58 class MCSymbol;
59 class MCTargetOptions;
60 class MDNode;
61 class DwarfDebug;
62 class Mangler;
63 class TargetLoweringObjectFile;
64 class DataLayout;
65 class TargetMachine;
66
67 /// This class is intended to be used as a driving class for all asm writers.
68 class AsmPrinter : public MachineFunctionPass {
69 public:
70   /// Target machine description.
71   ///
72   TargetMachine &TM;
73
74   /// Target Asm Printer information.
75   ///
76   const MCAsmInfo *MAI;
77
78   /// This is the context for the output file that we are streaming. This owns
79   /// all of the global MC-related objects for the generated translation unit.
80   MCContext &OutContext;
81
82   /// This is the MCStreamer object for the file we are generating. This
83   /// contains the transient state for the current translation unit that we are
84   /// generating (such as the current section etc).
85   std::unique_ptr<MCStreamer> OutStreamer;
86
87   /// The current machine function.
88   const MachineFunction *MF;
89
90   /// This is a pointer to the current MachineModuleInfo.
91   MachineModuleInfo *MMI;
92
93   /// The symbol for the current function. This is recalculated at the beginning
94   /// of each call to runOnMachineFunction().
95   ///
96   MCSymbol *CurrentFnSym;
97
98   /// The symbol used to represent the start of the current function for the
99   /// purpose of calculating its size (e.g. using the .size directive). By
100   /// default, this is equal to CurrentFnSym.
101   MCSymbol *CurrentFnSymForSize;
102
103   /// Map global GOT equivalent MCSymbols to GlobalVariables and keep track of
104   /// its number of uses by other globals.
105   typedef std::pair<const GlobalVariable *, unsigned> GOTEquivUsePair;
106   MapVector<const MCSymbol *, GOTEquivUsePair> GlobalGOTEquivs;
107
108 private:
109   MCSymbol *CurrentFnBegin;
110   MCSymbol *CurrentFnEnd;
111   MCSymbol *CurExceptionSym;
112
113   // The garbage collection metadata printer table.
114   void *GCMetadataPrinters; // Really a DenseMap.
115
116   /// Emit comments in assembly output if this is true.
117   ///
118   bool VerboseAsm;
119   static char ID;
120
121   /// If VerboseAsm is set, a pointer to the loop info for this function.
122   MachineLoopInfo *LI;
123
124   struct HandlerInfo {
125     AsmPrinterHandler *Handler;
126     const char *TimerName;
127     const char *TimerDescription;
128     const char *TimerGroupName;
129     const char *TimerGroupDescription;
130     HandlerInfo(AsmPrinterHandler *Handler, const char *TimerName,
131                 const char *TimerDescription, const char *TimerGroupName,
132                 const char *TimerGroupDescription)
133         : Handler(Handler), TimerName(TimerName),
134           TimerDescription(TimerDescription), TimerGroupName(TimerGroupName),
135           TimerGroupDescription(TimerGroupDescription) {}
136   };
137   /// A vector of all debug/EH info emitters we should use. This vector
138   /// maintains ownership of the emitters.
139   SmallVector<HandlerInfo, 1> Handlers;
140
141 public:
142   struct SrcMgrDiagInfo {
143     SourceMgr SrcMgr;
144     const MDNode *LocInfo;
145     LLVMContext::InlineAsmDiagHandlerTy DiagHandler;
146     void *DiagContext;
147   };
148
149 private:
150   /// Structure for generating diagnostics for inline assembly. Only initialised
151   /// when necessary.
152   mutable std::unique_ptr<SrcMgrDiagInfo> DiagInfo;
153
154   /// If the target supports dwarf debug info, this pointer is non-null.
155   DwarfDebug *DD;
156
157   /// If the current module uses dwarf CFI annotations strictly for debugging.
158   bool isCFIMoveForDebugging;
159
160 protected:
161   explicit AsmPrinter(TargetMachine &TM, std::unique_ptr<MCStreamer> Streamer);
162
163 public:
164   ~AsmPrinter() override;
165
166   DwarfDebug *getDwarfDebug() { return DD; }
167   DwarfDebug *getDwarfDebug() const { return DD; }
168
169   uint16_t getDwarfVersion() const;
170   void setDwarfVersion(uint16_t Version);
171
172   bool isPositionIndependent() const;
173
174   /// Return true if assembly output should contain comments.
175   ///
176   bool isVerbose() const { return VerboseAsm; }
177
178   /// Return a unique ID for the current function.
179   ///
180   unsigned getFunctionNumber() const;
181
182   MCSymbol *getFunctionBegin() const { return CurrentFnBegin; }
183   MCSymbol *getFunctionEnd() const { return CurrentFnEnd; }
184   MCSymbol *getCurExceptionSym();
185
186   /// Return information about object file lowering.
187   const TargetLoweringObjectFile &getObjFileLowering() const;
188
189   /// Return information about data layout.
190   const DataLayout &getDataLayout() const;
191
192   /// Return the pointer size from the TargetMachine
193   unsigned getPointerSize() const;
194
195   /// Return information about subtarget.
196   const MCSubtargetInfo &getSubtargetInfo() const;
197
198   void EmitToStreamer(MCStreamer &S, const MCInst &Inst);
199
200   /// Return the current section we are emitting to.
201   const MCSection *getCurrentSection() const;
202
203   void getNameWithPrefix(SmallVectorImpl<char> &Name,
204                          const GlobalValue *GV) const;
205
206   MCSymbol *getSymbol(const GlobalValue *GV) const;
207
208   //===------------------------------------------------------------------===//
209   // XRay instrumentation implementation.
210   //===------------------------------------------------------------------===//
211 public:
212   // This describes the kind of sled we're storing in the XRay table.
213   enum class SledKind : uint8_t {
214     FUNCTION_ENTER = 0,
215     FUNCTION_EXIT = 1,
216     TAIL_CALL = 2,
217   };
218
219   // The table will contain these structs that point to the sled, the function
220   // containing the sled, and what kind of sled (and whether they should always
221   // be instrumented).
222   struct XRayFunctionEntry {
223     const MCSymbol *Sled;
224     const MCSymbol *Function;
225     SledKind Kind;
226     bool AlwaysInstrument;
227     const class Function *Fn;
228
229     void emit(int, MCStreamer *, const MCSymbol *) const;
230   };
231
232   // All the sleds to be emitted.
233   std::vector<XRayFunctionEntry> Sleds;
234
235   // Helper function to record a given XRay sled.
236   void recordSled(MCSymbol *Sled, const MachineInstr &MI, SledKind Kind);
237
238   /// Emit a table with all XRay instrumentation points.
239   void emitXRayTable();
240
241   //===------------------------------------------------------------------===//
242   // MachineFunctionPass Implementation.
243   //===------------------------------------------------------------------===//
244
245   /// Record analysis usage.
246   ///
247   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
248
249   /// Set up the AsmPrinter when we are working on a new module. If your pass
250   /// overrides this, it must make sure to explicitly call this implementation.
251   bool doInitialization(Module &M) override;
252
253   /// Shut down the asmprinter. If you override this in your pass, you must make
254   /// sure to call it explicitly.
255   bool doFinalization(Module &M) override;
256
257   /// Emit the specified function out to the OutStreamer.
258   bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) override {
259     SetupMachineFunction(MF);
260     EmitFunctionBody();
261     return false;
262   }
263
264   //===------------------------------------------------------------------===//
265   // Coarse grained IR lowering routines.
266   //===------------------------------------------------------------------===//
267
268   /// This should be called when a new MachineFunction is being processed from
269   /// runOnMachineFunction.
270   void SetupMachineFunction(MachineFunction &MF);
271
272   /// This method emits the body and trailer for a function.
273   void EmitFunctionBody();
274
275   void emitCFIInstruction(const MachineInstr &MI);
276
277   void emitFrameAlloc(const MachineInstr &MI);
278
279   enum CFIMoveType { CFI_M_None, CFI_M_EH, CFI_M_Debug };
280   CFIMoveType needsCFIMoves();
281
282   /// Returns false if needsCFIMoves() == CFI_M_EH for any function
283   /// in the module.
284   bool needsOnlyDebugCFIMoves() const { return isCFIMoveForDebugging; }
285
286   bool needsSEHMoves();
287
288   /// Print to the current output stream assembly representations of the
289   /// constants in the constant pool MCP. This is used to print out constants
290   /// which have been "spilled to memory" by the code generator.
291   ///
292   virtual void EmitConstantPool();
293
294   /// Print assembly representations of the jump tables used by the current
295   /// function to the current output stream.
296   ///
297   virtual void EmitJumpTableInfo();
298
299   /// Emit the specified global variable to the .s file.
300   virtual void EmitGlobalVariable(const GlobalVariable *GV);
301
302   /// Check to see if the specified global is a special global used by LLVM. If
303   /// so, emit it and return true, otherwise do nothing and return false.
304   bool EmitSpecialLLVMGlobal(const GlobalVariable *GV);
305
306   /// Emit an alignment directive to the specified power of two boundary. For
307   /// example, if you pass in 3 here, you will get an 8 byte alignment. If a
308   /// global value is specified, and if that global has an explicit alignment
309   /// requested, it will override the alignment request if required for
310   /// correctness.
311   ///
312   void EmitAlignment(unsigned NumBits, const GlobalObject *GO = nullptr) const;
313
314   /// Lower the specified LLVM Constant to an MCExpr.
315   virtual const MCExpr *lowerConstant(const Constant *CV);
316
317   /// \brief Print a general LLVM constant to the .s file.
318   void EmitGlobalConstant(const DataLayout &DL, const Constant *CV);
319
320   /// \brief Unnamed constant global variables solely contaning a pointer to
321   /// another globals variable act like a global variable "proxy", or GOT
322   /// equivalents, i.e., it's only used to hold the address of the latter. One
323   /// optimization is to replace accesses to these proxies by using the GOT
324   /// entry for the final global instead. Hence, we select GOT equivalent
325   /// candidates among all the module global variables, avoid emitting them
326   /// unnecessarily and finally replace references to them by pc relative
327   /// accesses to GOT entries.
328   void computeGlobalGOTEquivs(Module &M);
329
330   /// \brief Constant expressions using GOT equivalent globals may not be
331   /// eligible for PC relative GOT entry conversion, in such cases we need to
332   /// emit the proxies we previously omitted in EmitGlobalVariable.
333   void emitGlobalGOTEquivs();
334
335   //===------------------------------------------------------------------===//
336   // Overridable Hooks
337   //===------------------------------------------------------------------===//
338
339   // Targets can, or in the case of EmitInstruction, must implement these to
340   // customize output.
341
342   /// This virtual method can be overridden by targets that want to emit
343   /// something at the start of their file.
344   virtual void EmitStartOfAsmFile(Module &) {}
345
346   /// This virtual method can be overridden by targets that want to emit
347   /// something at the end of their file.
348   virtual void EmitEndOfAsmFile(Module &) {}
349
350   /// Targets can override this to emit stuff before the first basic block in
351   /// the function.
352   virtual void EmitFunctionBodyStart() {}
353
354   /// Targets can override this to emit stuff after the last basic block in the
355   /// function.
356   virtual void EmitFunctionBodyEnd() {}
357
358   /// Targets can override this to emit stuff at the start of a basic block.
359   /// By default, this method prints the label for the specified
360   /// MachineBasicBlock, an alignment (if present) and a comment describing it
361   /// if appropriate.
362   virtual void EmitBasicBlockStart(const MachineBasicBlock &MBB) const;
363
364   /// Targets can override this to emit stuff at the end of a basic block.
365   virtual void EmitBasicBlockEnd(const MachineBasicBlock &MBB) {}
366
367   /// Targets should implement this to emit instructions.
368   virtual void EmitInstruction(const MachineInstr *) {
369     llvm_unreachable("EmitInstruction not implemented");
370   }
371
372   /// Return the symbol for the specified constant pool entry.
373   virtual MCSymbol *GetCPISymbol(unsigned CPID) const;
374
375   virtual void EmitFunctionEntryLabel();
376
377   virtual void EmitMachineConstantPoolValue(MachineConstantPoolValue *MCPV);
378
379   /// Targets can override this to change how global constants that are part of
380   /// a C++ static/global constructor list are emitted.
381   virtual void EmitXXStructor(const DataLayout &DL, const Constant *CV) {
382     EmitGlobalConstant(DL, CV);
383   }
384
385   /// Return true if the basic block has exactly one predecessor and the control
386   /// transfer mechanism between the predecessor and this block is a
387   /// fall-through.
388   virtual bool
389   isBlockOnlyReachableByFallthrough(const MachineBasicBlock *MBB) const;
390
391   /// Targets can override this to customize the output of IMPLICIT_DEF
392   /// instructions in verbose mode.
393   virtual void emitImplicitDef(const MachineInstr *MI) const;
394
395   //===------------------------------------------------------------------===//
396   // Symbol Lowering Routines.
397   //===------------------------------------------------------------------===//
398 public:
399   MCSymbol *createTempSymbol(const Twine &Name) const;
400
401   /// Return the MCSymbol for a private symbol with global value name as its
402   /// base, with the specified suffix.
403   MCSymbol *getSymbolWithGlobalValueBase(const GlobalValue *GV,
404                                          StringRef Suffix) const;
405
406   /// Return the MCSymbol for the specified ExternalSymbol.
407   MCSymbol *GetExternalSymbolSymbol(StringRef Sym) const;
408
409   /// Return the symbol for the specified jump table entry.
410   MCSymbol *GetJTISymbol(unsigned JTID, bool isLinkerPrivate = false) const;
411
412   /// Return the symbol for the specified jump table .set
413   /// FIXME: privatize to AsmPrinter.
414   MCSymbol *GetJTSetSymbol(unsigned UID, unsigned MBBID) const;
415
416   /// Return the MCSymbol used to satisfy BlockAddress uses of the specified
417   /// basic block.
418   MCSymbol *GetBlockAddressSymbol(const BlockAddress *BA) const;
419   MCSymbol *GetBlockAddressSymbol(const BasicBlock *BB) const;
420
421   //===------------------------------------------------------------------===//
422   // Emission Helper Routines.
423   //===------------------------------------------------------------------===//
424 public:
425   /// This is just convenient handler for printing offsets.
426   void printOffset(int64_t Offset, raw_ostream &OS) const;
427
428   /// Emit a byte directive and value.
429   ///
430   void EmitInt8(int Value) const;
431
432   /// Emit a short directive and value.
433   ///
434   void EmitInt16(int Value) const;
435
436   /// Emit a long directive and value.
437   ///
438   void EmitInt32(int Value) const;
439
440   /// Emit something like ".long Hi-Lo" where the size in bytes of the directive
441   /// is specified by Size and Hi/Lo specify the labels.  This implicitly uses
442   /// .set if it is available.
443   void EmitLabelDifference(const MCSymbol *Hi, const MCSymbol *Lo,
444                            unsigned Size) const;
445
446   /// Emit something like ".long Label+Offset" where the size in bytes of the
447   /// directive is specified by Size and Label specifies the label.  This
448   /// implicitly uses .set if it is available.
449   void EmitLabelPlusOffset(const MCSymbol *Label, uint64_t Offset,
450                            unsigned Size, bool IsSectionRelative = false) const;
451
452   /// Emit something like ".long Label" where the size in bytes of the directive
453   /// is specified by Size and Label specifies the label.
454   void EmitLabelReference(const MCSymbol *Label, unsigned Size,
455                           bool IsSectionRelative = false) const {
456     EmitLabelPlusOffset(Label, 0, Size, IsSectionRelative);
457   }
458
459   //===------------------------------------------------------------------===//
460   // Dwarf Emission Helper Routines
461   //===------------------------------------------------------------------===//
462
463   /// Emit the specified signed leb128 value.
464   void EmitSLEB128(int64_t Value, const char *Desc = nullptr) const;
465
466   /// Emit the specified unsigned leb128 value.
467   void EmitULEB128(uint64_t Value, const char *Desc = nullptr,
468                    unsigned PadTo = 0) const;
469
470   /// Emit a .byte 42 directive that corresponds to an encoding.  If verbose
471   /// assembly output is enabled, we output comments describing the encoding.
472   /// Desc is a string saying what the encoding is specifying (e.g. "LSDA").
473   void EmitEncodingByte(unsigned Val, const char *Desc = nullptr) const;
474
475   /// Return the size of the encoding in bytes.
476   unsigned GetSizeOfEncodedValue(unsigned Encoding) const;
477
478   /// Emit reference to a ttype global with a specified encoding.
479   void EmitTTypeReference(const GlobalValue *GV, unsigned Encoding) const;
480
481   /// Emit a reference to a symbol for use in dwarf. Different object formats
482   /// represent this in different ways. Some use a relocation others encode
483   /// the label offset in its section.
484   void emitDwarfSymbolReference(const MCSymbol *Label,
485                                 bool ForceOffset = false) const;
486
487   /// Emit the 4-byte offset of a string from the start of its section.
488   ///
489   /// When possible, emit a DwarfStringPool section offset without any
490   /// relocations, and without using the symbol.  Otherwise, defers to \a
491   /// emitDwarfSymbolReference().
492   void emitDwarfStringOffset(DwarfStringPoolEntryRef S) const;
493
494   /// Get the value for DW_AT_APPLE_isa. Zero if no isa encoding specified.
495   virtual unsigned getISAEncoding() { return 0; }
496
497   /// Emit the directive and value for debug thread local expression
498   ///
499   /// \p Value - The value to emit.
500   /// \p Size - The size of the integer (in bytes) to emit.
501   virtual void EmitDebugValue(const MCExpr *Value, unsigned Size) const;
502
503   //===------------------------------------------------------------------===//
504   // Dwarf Lowering Routines
505   //===------------------------------------------------------------------===//
506
507   /// \brief Emit frame instruction to describe the layout of the frame.
508   void emitCFIInstruction(const MCCFIInstruction &Inst) const;
509
510   /// \brief Emit Dwarf abbreviation table.
511   template <typename T> void emitDwarfAbbrevs(const T &Abbrevs) const {
512     // For each abbreviation.
513     for (const auto &Abbrev : Abbrevs)
514       emitDwarfAbbrev(*Abbrev);
515
516     // Mark end of abbreviations.
517     EmitULEB128(0, "EOM(3)");
518   }
519
520   void emitDwarfAbbrev(const DIEAbbrev &Abbrev) const;
521
522   /// \brief Recursively emit Dwarf DIE tree.
523   void emitDwarfDIE(const DIE &Die) const;
524
525   //===------------------------------------------------------------------===//
526   // Inline Asm Support
527   //===------------------------------------------------------------------===//
528 public:
529   // These are hooks that targets can override to implement inline asm
530   // support.  These should probably be moved out of AsmPrinter someday.
531
532   /// Print information related to the specified machine instr that is
533   /// independent of the operand, and may be independent of the instr itself.
534   /// This can be useful for portably encoding the comment character or other
535   /// bits of target-specific knowledge into the asmstrings.  The syntax used is
536   /// ${:comment}.  Targets can override this to add support for their own
537   /// strange codes.
538   virtual void PrintSpecial(const MachineInstr *MI, raw_ostream &OS,
539                             const char *Code) const;
540
541   /// Print the specified operand of MI, an INLINEASM instruction, using the
542   /// specified assembler variant.  Targets should override this to format as
543   /// appropriate.  This method can return true if the operand is erroneous.
544   virtual bool PrintAsmOperand(const MachineInstr *MI, unsigned OpNo,
545                                unsigned AsmVariant, const char *ExtraCode,
546                                raw_ostream &OS);
547
548   /// Print the specified operand of MI, an INLINEASM instruction, using the
549   /// specified assembler variant as an address. Targets should override this to
550   /// format as appropriate.  This method can return true if the operand is
551   /// erroneous.
552   virtual bool PrintAsmMemoryOperand(const MachineInstr *MI, unsigned OpNo,
553                                      unsigned AsmVariant, const char *ExtraCode,
554                                      raw_ostream &OS);
555
556   /// Let the target do anything it needs to do before emitting inlineasm.
557   /// \p StartInfo - the subtarget info before parsing inline asm
558   virtual void emitInlineAsmStart() const;
559
560   /// Let the target do anything it needs to do after emitting inlineasm.
561   /// This callback can be used restore the original mode in case the
562   /// inlineasm contains directives to switch modes.
563   /// \p StartInfo - the original subtarget info before inline asm
564   /// \p EndInfo   - the final subtarget info after parsing the inline asm,
565   ///                or NULL if the value is unknown.
566   virtual void emitInlineAsmEnd(const MCSubtargetInfo &StartInfo,
567                                 const MCSubtargetInfo *EndInfo) const;
568
569 private:
570   /// Private state for PrintSpecial()
571   // Assign a unique ID to this machine instruction.
572   mutable const MachineInstr *LastMI;
573   mutable unsigned LastFn;
574   mutable unsigned Counter;
575
576   /// This method emits the header for the current function.
577   virtual void EmitFunctionHeader();
578
579   /// Emit a blob of inline asm to the output streamer.
580   void
581   EmitInlineAsm(StringRef Str, const MCSubtargetInfo &STI,
582                 const MCTargetOptions &MCOptions,
583                 const MDNode *LocMDNode = nullptr,
584                 InlineAsm::AsmDialect AsmDialect = InlineAsm::AD_ATT) const;
585
586   /// This method formats and emits the specified machine instruction that is an
587   /// inline asm.
588   void EmitInlineAsm(const MachineInstr *MI) const;
589
590   //===------------------------------------------------------------------===//
591   // Internal Implementation Details
592   //===------------------------------------------------------------------===//
593
594   /// This emits visibility information about symbol, if this is suported by the
595   /// target.
596   void EmitVisibility(MCSymbol *Sym, unsigned Visibility,
597                       bool IsDefinition = true) const;
598
599   void EmitLinkage(const GlobalValue *GV, MCSymbol *GVSym) const;
600
601   void EmitJumpTableEntry(const MachineJumpTableInfo *MJTI,
602                           const MachineBasicBlock *MBB, unsigned uid) const;
603   void EmitLLVMUsedList(const ConstantArray *InitList);
604   /// Emit llvm.ident metadata in an '.ident' directive.
605   void EmitModuleIdents(Module &M);
606   void EmitXXStructorList(const DataLayout &DL, const Constant *List,
607                           bool isCtor);
608   GCMetadataPrinter *GetOrCreateGCPrinter(GCStrategy &C);
609   /// Emit GlobalAlias or GlobalIFunc.
610   void emitGlobalIndirectSymbol(Module &M,
611                                 const GlobalIndirectSymbol& GIS);
612 };
613 }
614
615 #endif