contrib/llvm/include/llvm/ExecutionEngine/RuntimeDyld.h

   1 //===-- RuntimeDyld.h - Run-time dynamic linker for MC-JIT ------*- 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 // Interface for the runtime dynamic linker facilities of the MC-JIT.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #ifndef LLVM_EXECUTIONENGINE_RUNTIMEDYLD_H
  15 #define LLVM_EXECUTIONENGINE_RUNTIMEDYLD_H
  16
  17 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  18 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
  19 #include "llvm/DebugInfo/DIContext.h"
  20 #include "llvm/ExecutionEngine/JITSymbol.h"
  21 #include "llvm/Object/ObjectFile.h"
  22 #include "llvm/Support/Error.h"
  23 #include <algorithm>
  24 #include <cassert>
  25 #include <cstddef>
  26 #include <cstdint>
  27 #include <map>
  28 #include <memory>
  29 #include <string>
  30 #include <system_error>
  31
  32 namespace llvm {
  33
  34 namespace object {
  35   template <typename T> class OwningBinary;
  36 } // end namespace object
  37
  38 /// Base class for errors originating in RuntimeDyld, e.g. missing relocation
  39 /// support.
  40 class RuntimeDyldError : public ErrorInfo<RuntimeDyldError> {
  41 public:
  42   static char ID;
  43
  44   RuntimeDyldError(std::string ErrMsg) : ErrMsg(std::move(ErrMsg)) {}
  45
  46   void log(raw_ostream &OS) const override;
  47   const std::string &getErrorMessage() const { return ErrMsg; }
  48   std::error_code convertToErrorCode() const override;
  49
  50 private:
  51   std::string ErrMsg;
  52 };
  53
  54 class RuntimeDyldImpl;
  55 class RuntimeDyldCheckerImpl;
  56
  57 class RuntimeDyld {
  58   friend class RuntimeDyldCheckerImpl;
  59
  60 protected:
  61   // Change the address associated with a section when resolving relocations.
  62   // Any relocations already associated with the symbol will be re-resolved.
  63   void reassignSectionAddress(unsigned SectionID, uint64_t Addr);
  64
  65 public:
  66   /// \brief Information about the loaded object.
  67   class LoadedObjectInfo : public llvm::LoadedObjectInfo {
  68     friend class RuntimeDyldImpl;
  69
  70   public:
  71     typedef std::map<object::SectionRef, unsigned> ObjSectionToIDMap;
  72
  73     LoadedObjectInfo(RuntimeDyldImpl &RTDyld, ObjSectionToIDMap ObjSecToIDMap)
  74         : RTDyld(RTDyld), ObjSecToIDMap(std::move(ObjSecToIDMap)) {}
  75
  76     virtual object::OwningBinary<object::ObjectFile>
  77     getObjectForDebug(const object::ObjectFile &Obj) const = 0;
  78
  79     uint64_t
  80     getSectionLoadAddress(const object::SectionRef &Sec) const override;
  81
  82   protected:
  83     virtual void anchor();
  84
  85     RuntimeDyldImpl &RTDyld;
  86     ObjSectionToIDMap ObjSecToIDMap;
  87   };
  88
  89   template <typename Derived> struct LoadedObjectInfoHelper : LoadedObjectInfo {
  90   protected:
  91     LoadedObjectInfoHelper(const LoadedObjectInfoHelper &) = default;
  92     LoadedObjectInfoHelper() = default;
  93
  94   public:
  95     LoadedObjectInfoHelper(RuntimeDyldImpl &RTDyld,
  96                            LoadedObjectInfo::ObjSectionToIDMap ObjSecToIDMap)
  97         : LoadedObjectInfo(RTDyld, std::move(ObjSecToIDMap)) {}
  98
  99     std::unique_ptr<llvm::LoadedObjectInfo> clone() const override {
 100       return llvm::make_unique<Derived>(static_cast<const Derived &>(*this));
 101     }
 102   };
 103
 104   /// \brief Memory Management.
 105   class MemoryManager {
 106     friend class RuntimeDyld;
 107
 108   public:
 109     MemoryManager() = default;
 110     virtual ~MemoryManager() = default;
 111
 112     /// Allocate a memory block of (at least) the given size suitable for
 113     /// executable code. The SectionID is a unique identifier assigned by the
 114     /// RuntimeDyld instance, and optionally recorded by the memory manager to
 115     /// access a loaded section.
 116     virtual uint8_t *allocateCodeSection(uintptr_t Size, unsigned Alignment,
 117                                          unsigned SectionID,
 118                                          StringRef SectionName) = 0;
 119
 120     /// Allocate a memory block of (at least) the given size suitable for data.
 121     /// The SectionID is a unique identifier assigned by the JIT engine, and
 122     /// optionally recorded by the memory manager to access a loaded section.
 123     virtual uint8_t *allocateDataSection(uintptr_t Size, unsigned Alignment,
 124                                          unsigned SectionID,
 125                                          StringRef SectionName,
 126                                          bool IsReadOnly) = 0;
 127
 128     /// Inform the memory manager about the total amount of memory required to
 129     /// allocate all sections to be loaded:
 130     /// \p CodeSize - the total size of all code sections
 131     /// \p DataSizeRO - the total size of all read-only data sections
 132     /// \p DataSizeRW - the total size of all read-write data sections
 133     ///
 134     /// Note that by default the callback is disabled. To enable it
 135     /// redefine the method needsToReserveAllocationSpace to return true.
 136     virtual void reserveAllocationSpace(uintptr_t CodeSize, uint32_t CodeAlign,
 137                                         uintptr_t RODataSize,
 138                                         uint32_t RODataAlign,
 139                                         uintptr_t RWDataSize,
 140                                         uint32_t RWDataAlign) {}
 141
 142     /// Override to return true to enable the reserveAllocationSpace callback.
 143     virtual bool needsToReserveAllocationSpace() { return false; }
 144
 145     /// Register the EH frames with the runtime so that c++ exceptions work.
 146     ///
 147     /// \p Addr parameter provides the local address of the EH frame section
 148     /// data, while \p LoadAddr provides the address of the data in the target
 149     /// address space.  If the section has not been remapped (which will usually
 150     /// be the case for local execution) these two values will be the same.
 151     virtual void registerEHFrames(uint8_t *Addr, uint64_t LoadAddr,
 152                                   size_t Size) = 0;
 153     virtual void deregisterEHFrames() = 0;
 154
 155     /// This method is called when object loading is complete and section page
 156     /// permissions can be applied.  It is up to the memory manager implementation
 157     /// to decide whether or not to act on this method.  The memory manager will
 158     /// typically allocate all sections as read-write and then apply specific
 159     /// permissions when this method is called.  Code sections cannot be executed
 160     /// until this function has been called.  In addition, any cache coherency
 161     /// operations needed to reliably use the memory are also performed.
 162     ///
 163     /// Returns true if an error occurred, false otherwise.
 164     virtual bool finalizeMemory(std::string *ErrMsg = nullptr) = 0;
 165
 166     /// This method is called after an object has been loaded into memory but
 167     /// before relocations are applied to the loaded sections.
 168     ///
 169     /// Memory managers which are preparing code for execution in an external
 170     /// address space can use this call to remap the section addresses for the
 171     /// newly loaded object.
 172     ///
 173     /// For clients that do not need access to an ExecutionEngine instance this
 174     /// method should be preferred to its cousin
 175     /// MCJITMemoryManager::notifyObjectLoaded as this method is compatible with
 176     /// ORC JIT stacks.
 177     virtual void notifyObjectLoaded(RuntimeDyld &RTDyld,
 178                                     const object::ObjectFile &Obj) {}
 179
 180   private:
 181     virtual void anchor();
 182
 183     bool FinalizationLocked = false;
 184   };
 185
 186   /// \brief Construct a RuntimeDyld instance.
 187   RuntimeDyld(MemoryManager &MemMgr, JITSymbolResolver &Resolver);
 188   RuntimeDyld(const RuntimeDyld &) = delete;
 189   void operator=(const RuntimeDyld &) = delete;
 190   ~RuntimeDyld();
 191
 192   /// Add the referenced object file to the list of objects to be loaded and
 193   /// relocated.
 194   std::unique_ptr<LoadedObjectInfo> loadObject(const object::ObjectFile &O);
 195
 196   /// Get the address of our local copy of the symbol. This may or may not
 197   /// be the address used for relocation (clients can copy the data around
 198   /// and resolve relocatons based on where they put it).
 199   void *getSymbolLocalAddress(StringRef Name) const;
 200
 201   /// Get the target address and flags for the named symbol.
 202   /// This address is the one used for relocation.
 203   JITEvaluatedSymbol getSymbol(StringRef Name) const;
 204
 205   /// Resolve the relocations for all symbols we currently know about.
 206   void resolveRelocations();
 207
 208   /// Map a section to its target address space value.
 209   /// Map the address of a JIT section as returned from the memory manager
 210   /// to the address in the target process as the running code will see it.
 211   /// This is the address which will be used for relocation resolution.
 212   void mapSectionAddress(const void *LocalAddress, uint64_t TargetAddress);
 213
 214   /// Register any EH frame sections that have been loaded but not previously
 215   /// registered with the memory manager.  Note, RuntimeDyld is responsible
 216   /// for identifying the EH frame and calling the memory manager with the
 217   /// EH frame section data.  However, the memory manager itself will handle
 218   /// the actual target-specific EH frame registration.
 219   void registerEHFrames();
 220
 221   void deregisterEHFrames();
 222
 223   bool hasError();
 224   StringRef getErrorString();
 225
 226   /// By default, only sections that are "required for execution" are passed to
 227   /// the RTDyldMemoryManager, and other sections are discarded. Passing 'true'
 228   /// to this method will cause RuntimeDyld to pass all sections to its
 229   /// memory manager regardless of whether they are "required to execute" in the
 230   /// usual sense. This is useful for inspecting metadata sections that may not
 231   /// contain relocations, E.g. Debug info, stackmaps.
 232   ///
 233   /// Must be called before the first object file is loaded.
 234   void setProcessAllSections(bool ProcessAllSections) {
 235     assert(!Dyld && "setProcessAllSections must be called before loadObject.");
 236     this->ProcessAllSections = ProcessAllSections;
 237   }
 238
 239   /// Perform all actions needed to make the code owned by this RuntimeDyld
 240   /// instance executable:
 241   ///
 242   /// 1) Apply relocations.
 243   /// 2) Register EH frames.
 244   /// 3) Update memory permissions*.
 245   ///
 246   /// * Finalization is potentially recursive**, and the 3rd step will only be
 247   ///   applied by the outermost call to finalize. This allows different
 248   ///   RuntimeDyld instances to share a memory manager without the innermost
 249   ///   finalization locking the memory and causing relocation fixup errors in
 250   ///   outer instances.
 251   ///
 252   /// ** Recursive finalization occurs when one RuntimeDyld instances needs the
 253   ///   address of a symbol owned by some other instance in order to apply
 254   ///   relocations.
 255   ///
 256   void finalizeWithMemoryManagerLocking();
 257
 258 private:
 259   // RuntimeDyldImpl is the actual class. RuntimeDyld is just the public
 260   // interface.
 261   std::unique_ptr<RuntimeDyldImpl> Dyld;
 262   MemoryManager &MemMgr;
 263   JITSymbolResolver &Resolver;
 264   bool ProcessAllSections;
 265   RuntimeDyldCheckerImpl *Checker;
 266 };
 267
 268 } // end namespace llvm
 269
 270 #endif // LLVM_EXECUTIONENGINE_RUNTIMEDYLD_H