contrib/llvm/include/llvm/Object/ObjectFile.h

   1 //===- ObjectFile.h - File format independent object file -------*- 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 declares a file format independent ObjectFile class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #ifndef LLVM_OBJECT_OBJECTFILE_H
  15 #define LLVM_OBJECT_OBJECTFILE_H
  16
  17 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
  18 #include "llvm/ADT/Triple.h"
  19 #include "llvm/ADT/iterator_range.h"
  20 #include "llvm/BinaryFormat/Magic.h"
  21 #include "llvm/MC/SubtargetFeature.h"
  22 #include "llvm/Object/Binary.h"
  23 #include "llvm/Object/Error.h"
  24 #include "llvm/Object/SymbolicFile.h"
  25 #include "llvm/Support/Casting.h"
  26 #include "llvm/Support/Error.h"
  27 #include "llvm/Support/FileSystem.h"
  28 #include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
  29 #include <cassert>
  30 #include <cstdint>
  31 #include <memory>
  32 #include <system_error>
  33
  34 namespace llvm {
  35
  36 class ARMAttributeParser;
  37
  38 namespace object {
  39
  40 class COFFObjectFile;
  41 class MachOObjectFile;
  42 class ObjectFile;
  43 class SectionRef;
  44 class SymbolRef;
  45 class symbol_iterator;
  46 class WasmObjectFile;
  47
  48 using section_iterator = content_iterator<SectionRef>;
  49
  50 /// This is a value type class that represents a single relocation in the list
  51 /// of relocations in the object file.
  52 class RelocationRef {
  53   DataRefImpl RelocationPimpl;
  54   const ObjectFile *OwningObject = nullptr;
  55
  56 public:
  57   RelocationRef() = default;
  58   RelocationRef(DataRefImpl RelocationP, const ObjectFile *Owner);
  59
  60   bool operator==(const RelocationRef &Other) const;
  61
  62   void moveNext();
  63
  64   uint64_t getOffset() const;
  65   symbol_iterator getSymbol() const;
  66   uint64_t getType() const;
  67
  68   /// Get a string that represents the type of this relocation.
  69   ///
  70   /// This is for display purposes only.
  71   void getTypeName(SmallVectorImpl<char> &Result) const;
  72
  73   DataRefImpl getRawDataRefImpl() const;
  74   const ObjectFile *getObject() const;
  75 };
  76
  77 using relocation_iterator = content_iterator<RelocationRef>;
  78
  79 /// This is a value type class that represents a single section in the list of
  80 /// sections in the object file.
  81 class SectionRef {
  82   friend class SymbolRef;
  83
  84   DataRefImpl SectionPimpl;
  85   const ObjectFile *OwningObject = nullptr;
  86
  87 public:
  88   SectionRef() = default;
  89   SectionRef(DataRefImpl SectionP, const ObjectFile *Owner);
  90
  91   bool operator==(const SectionRef &Other) const;
  92   bool operator!=(const SectionRef &Other) const;
  93   bool operator<(const SectionRef &Other) const;
  94
  95   void moveNext();
  96
  97   std::error_code getName(StringRef &Result) const;
  98   uint64_t getAddress() const;
  99   uint64_t getIndex() const;
 100   uint64_t getSize() const;
 101   std::error_code getContents(StringRef &Result) const;
 102
 103   /// Get the alignment of this section as the actual value (not log 2).
 104   uint64_t getAlignment() const;
 105
 106   bool isCompressed() const;
 107   bool isText() const;
 108   bool isData() const;
 109   bool isBSS() const;
 110   bool isVirtual() const;
 111   bool isBitcode() const;
 112   bool isStripped() const;
 113
 114   bool containsSymbol(SymbolRef S) const;
 115
 116   relocation_iterator relocation_begin() const;
 117   relocation_iterator relocation_end() const;
 118   iterator_range<relocation_iterator> relocations() const {
 119     return make_range(relocation_begin(), relocation_end());
 120   }
 121   section_iterator getRelocatedSection() const;
 122
 123   DataRefImpl getRawDataRefImpl() const;
 124   const ObjectFile *getObject() const;
 125 };
 126
 127 /// This is a value type class that represents a single symbol in the list of
 128 /// symbols in the object file.
 129 class SymbolRef : public BasicSymbolRef {
 130   friend class SectionRef;
 131
 132 public:
 133   enum Type {
 134     ST_Unknown, // Type not specified
 135     ST_Data,
 136     ST_Debug,
 137     ST_File,
 138     ST_Function,
 139     ST_Other
 140   };
 141
 142   SymbolRef() = default;
 143   SymbolRef(DataRefImpl SymbolP, const ObjectFile *Owner);
 144   SymbolRef(const BasicSymbolRef &B) : BasicSymbolRef(B) {
 145     assert(isa<ObjectFile>(BasicSymbolRef::getObject()));
 146   }
 147
 148   Expected<StringRef> getName() const;
 149   /// Returns the symbol virtual address (i.e. address at which it will be
 150   /// mapped).
 151   Expected<uint64_t> getAddress() const;
 152
 153   /// Return the value of the symbol depending on the object this can be an
 154   /// offset or a virtual address.
 155   uint64_t getValue() const;
 156
 157   /// Get the alignment of this symbol as the actual value (not log 2).
 158   uint32_t getAlignment() const;
 159   uint64_t getCommonSize() const;
 160   Expected<SymbolRef::Type> getType() const;
 161
 162   /// Get section this symbol is defined in reference to. Result is
 163   /// end_sections() if it is undefined or is an absolute symbol.
 164   Expected<section_iterator> getSection() const;
 165
 166   const ObjectFile *getObject() const;
 167 };
 168
 169 class symbol_iterator : public basic_symbol_iterator {
 170 public:
 171   symbol_iterator(SymbolRef Sym) : basic_symbol_iterator(Sym) {}
 172   symbol_iterator(const basic_symbol_iterator &B)
 173       : basic_symbol_iterator(SymbolRef(B->getRawDataRefImpl(),
 174                                         cast<ObjectFile>(B->getObject()))) {}
 175
 176   const SymbolRef *operator->() const {
 177     const BasicSymbolRef &P = basic_symbol_iterator::operator *();
 178     return static_cast<const SymbolRef*>(&P);
 179   }
 180
 181   const SymbolRef &operator*() const {
 182     const BasicSymbolRef &P = basic_symbol_iterator::operator *();
 183     return static_cast<const SymbolRef&>(P);
 184   }
 185 };
 186
 187 /// This class is the base class for all object file types. Concrete instances
 188 /// of this object are created by createObjectFile, which figures out which type
 189 /// to create.
 190 class ObjectFile : public SymbolicFile {
 191   virtual void anchor();
 192
 193 protected:
 194   ObjectFile(unsigned int Type, MemoryBufferRef Source);
 195
 196   const uint8_t *base() const {
 197     return reinterpret_cast<const uint8_t *>(Data.getBufferStart());
 198   }
 199
 200   // These functions are for SymbolRef to call internally. The main goal of
 201   // this is to allow SymbolRef::SymbolPimpl to point directly to the symbol
 202   // entry in the memory mapped object file. SymbolPimpl cannot contain any
 203   // virtual functions because then it could not point into the memory mapped
 204   // file.
 205   //
 206   // Implementations assume that the DataRefImpl is valid and has not been
 207   // modified externally. It's UB otherwise.
 208   friend class SymbolRef;
 209
 210   virtual Expected<StringRef> getSymbolName(DataRefImpl Symb) const = 0;
 211   std::error_code printSymbolName(raw_ostream &OS,
 212                                   DataRefImpl Symb) const override;
 213   virtual Expected<uint64_t> getSymbolAddress(DataRefImpl Symb) const = 0;
 214   virtual uint64_t getSymbolValueImpl(DataRefImpl Symb) const = 0;
 215   virtual uint32_t getSymbolAlignment(DataRefImpl Symb) const;
 216   virtual uint64_t getCommonSymbolSizeImpl(DataRefImpl Symb) const = 0;
 217   virtual Expected<SymbolRef::Type> getSymbolType(DataRefImpl Symb) const = 0;
 218   virtual Expected<section_iterator>
 219   getSymbolSection(DataRefImpl Symb) const = 0;
 220
 221   // Same as above for SectionRef.
 222   friend class SectionRef;
 223
 224   virtual void moveSectionNext(DataRefImpl &Sec) const = 0;
 225   virtual std::error_code getSectionName(DataRefImpl Sec,
 226                                          StringRef &Res) const = 0;
 227   virtual uint64_t getSectionAddress(DataRefImpl Sec) const = 0;
 228   virtual uint64_t getSectionIndex(DataRefImpl Sec) const = 0;
 229   virtual uint64_t getSectionSize(DataRefImpl Sec) const = 0;
 230   virtual std::error_code getSectionContents(DataRefImpl Sec,
 231                                              StringRef &Res) const = 0;
 232   virtual uint64_t getSectionAlignment(DataRefImpl Sec) const = 0;
 233   virtual bool isSectionCompressed(DataRefImpl Sec) const = 0;
 234   virtual bool isSectionText(DataRefImpl Sec) const = 0;
 235   virtual bool isSectionData(DataRefImpl Sec) const = 0;
 236   virtual bool isSectionBSS(DataRefImpl Sec) const = 0;
 237   // A section is 'virtual' if its contents aren't present in the object image.
 238   virtual bool isSectionVirtual(DataRefImpl Sec) const = 0;
 239   virtual bool isSectionBitcode(DataRefImpl Sec) const;
 240   virtual bool isSectionStripped(DataRefImpl Sec) const;
 241   virtual relocation_iterator section_rel_begin(DataRefImpl Sec) const = 0;
 242   virtual relocation_iterator section_rel_end(DataRefImpl Sec) const = 0;
 243   virtual section_iterator getRelocatedSection(DataRefImpl Sec) const;
 244
 245   // Same as above for RelocationRef.
 246   friend class RelocationRef;
 247   virtual void moveRelocationNext(DataRefImpl &Rel) const = 0;
 248   virtual uint64_t getRelocationOffset(DataRefImpl Rel) const = 0;
 249   virtual symbol_iterator getRelocationSymbol(DataRefImpl Rel) const = 0;
 250   virtual uint64_t getRelocationType(DataRefImpl Rel) const = 0;
 251   virtual void getRelocationTypeName(DataRefImpl Rel,
 252                                      SmallVectorImpl<char> &Result) const = 0;
 253
 254   uint64_t getSymbolValue(DataRefImpl Symb) const;
 255
 256 public:
 257   ObjectFile() = delete;
 258   ObjectFile(const ObjectFile &other) = delete;
 259
 260   uint64_t getCommonSymbolSize(DataRefImpl Symb) const {
 261     assert(getSymbolFlags(Symb) & SymbolRef::SF_Common);
 262     return getCommonSymbolSizeImpl(Symb);
 263   }
 264
 265   virtual std::vector<SectionRef> dynamic_relocation_sections() const {
 266     return std::vector<SectionRef>();
 267   }
 268
 269   using symbol_iterator_range = iterator_range<symbol_iterator>;
 270   symbol_iterator_range symbols() const {
 271     return symbol_iterator_range(symbol_begin(), symbol_end());
 272   }
 273
 274   virtual section_iterator section_begin() const = 0;
 275   virtual section_iterator section_end() const = 0;
 276
 277   using section_iterator_range = iterator_range<section_iterator>;
 278   section_iterator_range sections() const {
 279     return section_iterator_range(section_begin(), section_end());
 280   }
 281
 282   /// The number of bytes used to represent an address in this object
 283   ///        file format.
 284   virtual uint8_t getBytesInAddress() const = 0;
 285
 286   virtual StringRef getFileFormatName() const = 0;
 287   virtual Triple::ArchType getArch() const = 0;
 288   virtual SubtargetFeatures getFeatures() const = 0;
 289   virtual void setARMSubArch(Triple &TheTriple) const { }
 290   virtual Expected<uint64_t> getStartAddress() const {
 291     return errorCodeToError(object_error::parse_failed);
 292   };
 293
 294   /// Create a triple from the data in this object file.
 295   Triple makeTriple() const;
 296
 297   virtual std::error_code
 298     getBuildAttributes(ARMAttributeParser &Attributes) const {
 299       return std::error_code();
 300     }
 301
 302   /// Maps a debug section name to a standard DWARF section name.
 303   virtual StringRef mapDebugSectionName(StringRef Name) const { return Name; }
 304
 305   /// True if this is a relocatable object (.o/.obj).
 306   virtual bool isRelocatableObject() const = 0;
 307
 308   /// @returns Pointer to ObjectFile subclass to handle this type of object.
 309   /// @param ObjectPath The path to the object file. ObjectPath.isObject must
 310   ///        return true.
 311   /// Create ObjectFile from path.
 312   static Expected<OwningBinary<ObjectFile>>
 313   createObjectFile(StringRef ObjectPath);
 314
 315   static Expected<std::unique_ptr<ObjectFile>>
 316   createObjectFile(MemoryBufferRef Object, llvm::file_magic Type);
 317   static Expected<std::unique_ptr<ObjectFile>>
 318   createObjectFile(MemoryBufferRef Object) {
 319     return createObjectFile(Object, llvm::file_magic::unknown);
 320   }
 321
 322   static bool classof(const Binary *v) {
 323     return v->isObject();
 324   }
 325
 326   static Expected<std::unique_ptr<COFFObjectFile>>
 327   createCOFFObjectFile(MemoryBufferRef Object);
 328
 329   static Expected<std::unique_ptr<ObjectFile>>
 330   createELFObjectFile(MemoryBufferRef Object);
 331
 332   static Expected<std::unique_ptr<MachOObjectFile>>
 333   createMachOObjectFile(MemoryBufferRef Object,
 334                         uint32_t UniversalCputype = 0,
 335                         uint32_t UniversalIndex = 0);
 336
 337   static Expected<std::unique_ptr<WasmObjectFile>>
 338   createWasmObjectFile(MemoryBufferRef Object);
 339 };
 340
 341 // Inline function definitions.
 342 inline SymbolRef::SymbolRef(DataRefImpl SymbolP, const ObjectFile *Owner)
 343     : BasicSymbolRef(SymbolP, Owner) {}
 344
 345 inline Expected<StringRef> SymbolRef::getName() const {
 346   return getObject()->getSymbolName(getRawDataRefImpl());
 347 }
 348
 349 inline Expected<uint64_t> SymbolRef::getAddress() const {
 350   return getObject()->getSymbolAddress(getRawDataRefImpl());
 351 }
 352
 353 inline uint64_t SymbolRef::getValue() const {
 354   return getObject()->getSymbolValue(getRawDataRefImpl());
 355 }
 356
 357 inline uint32_t SymbolRef::getAlignment() const {
 358   return getObject()->getSymbolAlignment(getRawDataRefImpl());
 359 }
 360
 361 inline uint64_t SymbolRef::getCommonSize() const {
 362   return getObject()->getCommonSymbolSize(getRawDataRefImpl());
 363 }
 364
 365 inline Expected<section_iterator> SymbolRef::getSection() const {
 366   return getObject()->getSymbolSection(getRawDataRefImpl());
 367 }
 368
 369 inline Expected<SymbolRef::Type> SymbolRef::getType() const {
 370   return getObject()->getSymbolType(getRawDataRefImpl());
 371 }
 372
 373 inline const ObjectFile *SymbolRef::getObject() const {
 374   const SymbolicFile *O = BasicSymbolRef::getObject();
 375   return cast<ObjectFile>(O);
 376 }
 377
 378 /// SectionRef
 379 inline SectionRef::SectionRef(DataRefImpl SectionP,
 380                               const ObjectFile *Owner)
 381   : SectionPimpl(SectionP)
 382   , OwningObject(Owner) {}
 383
 384 inline bool SectionRef::operator==(const SectionRef &Other) const {
 385   return SectionPimpl == Other.SectionPimpl;
 386 }
 387
 388 inline bool SectionRef::operator!=(const SectionRef &Other) const {
 389   return SectionPimpl != Other.SectionPimpl;
 390 }
 391
 392 inline bool SectionRef::operator<(const SectionRef &Other) const {
 393   return SectionPimpl < Other.SectionPimpl;
 394 }
 395
 396 inline void SectionRef::moveNext() {
 397   return OwningObject->moveSectionNext(SectionPimpl);
 398 }
 399
 400 inline std::error_code SectionRef::getName(StringRef &Result) const {
 401   return OwningObject->getSectionName(SectionPimpl, Result);
 402 }
 403
 404 inline uint64_t SectionRef::getAddress() const {
 405   return OwningObject->getSectionAddress(SectionPimpl);
 406 }
 407
 408 inline uint64_t SectionRef::getIndex() const {
 409   return OwningObject->getSectionIndex(SectionPimpl);
 410 }
 411
 412 inline uint64_t SectionRef::getSize() const {
 413   return OwningObject->getSectionSize(SectionPimpl);
 414 }
 415
 416 inline std::error_code SectionRef::getContents(StringRef &Result) const {
 417   return OwningObject->getSectionContents(SectionPimpl, Result);
 418 }
 419
 420 inline uint64_t SectionRef::getAlignment() const {
 421   return OwningObject->getSectionAlignment(SectionPimpl);
 422 }
 423
 424 inline bool SectionRef::isCompressed() const {
 425   return OwningObject->isSectionCompressed(SectionPimpl);
 426 }
 427
 428 inline bool SectionRef::isText() const {
 429   return OwningObject->isSectionText(SectionPimpl);
 430 }
 431
 432 inline bool SectionRef::isData() const {
 433   return OwningObject->isSectionData(SectionPimpl);
 434 }
 435
 436 inline bool SectionRef::isBSS() const {
 437   return OwningObject->isSectionBSS(SectionPimpl);
 438 }
 439
 440 inline bool SectionRef::isVirtual() const {
 441   return OwningObject->isSectionVirtual(SectionPimpl);
 442 }
 443
 444 inline bool SectionRef::isBitcode() const {
 445   return OwningObject->isSectionBitcode(SectionPimpl);
 446 }
 447
 448 inline bool SectionRef::isStripped() const {
 449   return OwningObject->isSectionStripped(SectionPimpl);
 450 }
 451
 452 inline relocation_iterator SectionRef::relocation_begin() const {
 453   return OwningObject->section_rel_begin(SectionPimpl);
 454 }
 455
 456 inline relocation_iterator SectionRef::relocation_end() const {
 457   return OwningObject->section_rel_end(SectionPimpl);
 458 }
 459
 460 inline section_iterator SectionRef::getRelocatedSection() const {
 461   return OwningObject->getRelocatedSection(SectionPimpl);
 462 }
 463
 464 inline DataRefImpl SectionRef::getRawDataRefImpl() const {
 465   return SectionPimpl;
 466 }
 467
 468 inline const ObjectFile *SectionRef::getObject() const {
 469   return OwningObject;
 470 }
 471
 472 /// RelocationRef
 473 inline RelocationRef::RelocationRef(DataRefImpl RelocationP,
 474                               const ObjectFile *Owner)
 475   : RelocationPimpl(RelocationP)
 476   , OwningObject(Owner) {}
 477
 478 inline bool RelocationRef::operator==(const RelocationRef &Other) const {
 479   return RelocationPimpl == Other.RelocationPimpl;
 480 }
 481
 482 inline void RelocationRef::moveNext() {
 483   return OwningObject->moveRelocationNext(RelocationPimpl);
 484 }
 485
 486 inline uint64_t RelocationRef::getOffset() const {
 487   return OwningObject->getRelocationOffset(RelocationPimpl);
 488 }
 489
 490 inline symbol_iterator RelocationRef::getSymbol() const {
 491   return OwningObject->getRelocationSymbol(RelocationPimpl);
 492 }
 493
 494 inline uint64_t RelocationRef::getType() const {
 495   return OwningObject->getRelocationType(RelocationPimpl);
 496 }
 497
 498 inline void RelocationRef::getTypeName(SmallVectorImpl<char> &Result) const {
 499   return OwningObject->getRelocationTypeName(RelocationPimpl, Result);
 500 }
 501
 502 inline DataRefImpl RelocationRef::getRawDataRefImpl() const {
 503   return RelocationPimpl;
 504 }
 505
 506 inline const ObjectFile *RelocationRef::getObject() const {
 507   return OwningObject;
 508 }
 509
 510 } // end namespace object
 511
 512 } // end namespace llvm
 513
 514 #endif // LLVM_OBJECT_OBJECTFILE_H