]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/tools/lld/ELF/Writer.cpp
Merge clang trunk r338150 (just before the 7.0.0 branch point), and
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / tools / lld / ELF / Writer.cpp
1 //===- Writer.cpp ---------------------------------------------------------===//
2 //
3 //                             The LLVM Linker
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9
10 #include "Writer.h"
11 #include "AArch64ErrataFix.h"
12 #include "CallGraphSort.h"
13 #include "Config.h"
14 #include "Filesystem.h"
15 #include "LinkerScript.h"
16 #include "MapFile.h"
17 #include "OutputSections.h"
18 #include "Relocations.h"
19 #include "SymbolTable.h"
20 #include "Symbols.h"
21 #include "SyntheticSections.h"
22 #include "Target.h"
23 #include "lld/Common/Memory.h"
24 #include "lld/Common/Strings.h"
25 #include "lld/Common/Threads.h"
26 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
27 #include "llvm/ADT/StringSwitch.h"
28 #include <climits>
29
30 using namespace llvm;
31 using namespace llvm::ELF;
32 using namespace llvm::object;
33 using namespace llvm::support;
34 using namespace llvm::support::endian;
35
36 using namespace lld;
37 using namespace lld::elf;
38
39 namespace {
40 // The writer writes a SymbolTable result to a file.
41 template <class ELFT> class Writer {
42 public:
43   Writer() : Buffer(errorHandler().OutputBuffer) {}
44   typedef typename ELFT::Shdr Elf_Shdr;
45   typedef typename ELFT::Ehdr Elf_Ehdr;
46   typedef typename ELFT::Phdr Elf_Phdr;
47
48   void run();
49
50 private:
51   void copyLocalSymbols();
52   void addSectionSymbols();
53   void forEachRelSec(llvm::function_ref<void(InputSectionBase &)> Fn);
54   void sortSections();
55   void resolveShfLinkOrder();
56   void sortInputSections();
57   void finalizeSections();
58   void setReservedSymbolSections();
59
60   std::vector<PhdrEntry *> createPhdrs();
61   void removeEmptyPTLoad();
62   void addPtArmExid(std::vector<PhdrEntry *> &Phdrs);
63   void assignFileOffsets();
64   void assignFileOffsetsBinary();
65   void setPhdrs();
66   void checkSections();
67   void fixSectionAlignments();
68   void openFile();
69   void writeTrapInstr();
70   void writeHeader();
71   void writeSections();
72   void writeSectionsBinary();
73   void writeBuildId();
74
75   std::unique_ptr<FileOutputBuffer> &Buffer;
76
77   void addRelIpltSymbols();
78   void addStartEndSymbols();
79   void addStartStopSymbols(OutputSection *Sec);
80   uint64_t getEntryAddr();
81
82   std::vector<PhdrEntry *> Phdrs;
83
84   uint64_t FileSize;
85   uint64_t SectionHeaderOff;
86 };
87 } // anonymous namespace
88
89 static bool isSectionPrefix(StringRef Prefix, StringRef Name) {
90   return Name.startswith(Prefix) || Name == Prefix.drop_back();
91 }
92
93 StringRef elf::getOutputSectionName(const InputSectionBase *S) {
94   if (Config->Relocatable)
95     return S->Name;
96
97   // This is for --emit-relocs. If .text.foo is emitted as .text.bar, we want
98   // to emit .rela.text.foo as .rela.text.bar for consistency (this is not
99   // technically required, but not doing it is odd). This code guarantees that.
100   if (auto *IS = dyn_cast<InputSection>(S)) {
101     if (InputSectionBase *Rel = IS->getRelocatedSection()) {
102       OutputSection *Out = Rel->getOutputSection();
103       if (S->Type == SHT_RELA)
104         return Saver.save(".rela" + Out->Name);
105       return Saver.save(".rel" + Out->Name);
106     }
107   }
108
109   // This check is for -z keep-text-section-prefix.  This option separates text
110   // sections with prefix ".text.hot", ".text.unlikely", ".text.startup" or
111   // ".text.exit".
112   // When enabled, this allows identifying the hot code region (.text.hot) in
113   // the final binary which can be selectively mapped to huge pages or mlocked,
114   // for instance.
115   if (Config->ZKeepTextSectionPrefix)
116     for (StringRef V :
117          {".text.hot.", ".text.unlikely.", ".text.startup.", ".text.exit."}) {
118       if (isSectionPrefix(V, S->Name))
119         return V.drop_back();
120     }
121
122   for (StringRef V :
123        {".text.", ".rodata.", ".data.rel.ro.", ".data.", ".bss.rel.ro.",
124         ".bss.", ".init_array.", ".fini_array.", ".ctors.", ".dtors.", ".tbss.",
125         ".gcc_except_table.", ".tdata.", ".ARM.exidx.", ".ARM.extab."}) {
126     if (isSectionPrefix(V, S->Name))
127       return V.drop_back();
128   }
129
130   // CommonSection is identified as "COMMON" in linker scripts.
131   // By default, it should go to .bss section.
132   if (S->Name == "COMMON")
133     return ".bss";
134
135   return S->Name;
136 }
137
138 static bool needsInterpSection() {
139   return !SharedFiles.empty() && !Config->DynamicLinker.empty() &&
140          Script->needsInterpSection();
141 }
142
143 template <class ELFT> void elf::writeResult() { Writer<ELFT>().run(); }
144
145 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::removeEmptyPTLoad() {
146   llvm::erase_if(Phdrs, [&](const PhdrEntry *P) {
147     if (P->p_type != PT_LOAD)
148       return false;
149     if (!P->FirstSec)
150       return true;
151     uint64_t Size = P->LastSec->Addr + P->LastSec->Size - P->FirstSec->Addr;
152     return Size == 0;
153   });
154 }
155
156 template <class ELFT> static void combineEhFrameSections() {
157   for (InputSectionBase *&S : InputSections) {
158     EhInputSection *ES = dyn_cast<EhInputSection>(S);
159     if (!ES || !ES->Live)
160       continue;
161
162     InX::EhFrame->addSection<ELFT>(ES);
163     S = nullptr;
164   }
165
166   std::vector<InputSectionBase *> &V = InputSections;
167   V.erase(std::remove(V.begin(), V.end(), nullptr), V.end());
168 }
169
170 static Defined *addOptionalRegular(StringRef Name, SectionBase *Sec,
171                                    uint64_t Val, uint8_t StOther = STV_HIDDEN,
172                                    uint8_t Binding = STB_GLOBAL) {
173   Symbol *S = Symtab->find(Name);
174   if (!S || S->isDefined())
175     return nullptr;
176   Symbol *Sym = Symtab->addRegular(Name, StOther, STT_NOTYPE, Val,
177                                    /*Size=*/0, Binding, Sec,
178                                    /*File=*/nullptr);
179   return cast<Defined>(Sym);
180 }
181
182 // The linker is expected to define some symbols depending on
183 // the linking result. This function defines such symbols.
184 void elf::addReservedSymbols() {
185   if (Config->EMachine == EM_MIPS) {
186     // Define _gp for MIPS. st_value of _gp symbol will be updated by Writer
187     // so that it points to an absolute address which by default is relative
188     // to GOT. Default offset is 0x7ff0.
189     // See "Global Data Symbols" in Chapter 6 in the following document:
190     // ftp://www.linux-mips.org/pub/linux/mips/doc/ABI/mipsabi.pdf
191     ElfSym::MipsGp = Symtab->addAbsolute("_gp", STV_HIDDEN, STB_GLOBAL);
192
193     // On MIPS O32 ABI, _gp_disp is a magic symbol designates offset between
194     // start of function and 'gp' pointer into GOT.
195     if (Symtab->find("_gp_disp"))
196       ElfSym::MipsGpDisp =
197           Symtab->addAbsolute("_gp_disp", STV_HIDDEN, STB_GLOBAL);
198
199     // The __gnu_local_gp is a magic symbol equal to the current value of 'gp'
200     // pointer. This symbol is used in the code generated by .cpload pseudo-op
201     // in case of using -mno-shared option.
202     // https://sourceware.org/ml/binutils/2004-12/msg00094.html
203     if (Symtab->find("__gnu_local_gp"))
204       ElfSym::MipsLocalGp =
205           Symtab->addAbsolute("__gnu_local_gp", STV_HIDDEN, STB_GLOBAL);
206   }
207
208   // The Power Architecture 64-bit v2 ABI defines a TableOfContents (TOC) which
209   // combines the typical ELF GOT with the small data sections. It commonly
210   // includes .got .toc .sdata .sbss. The .TOC. symbol replaces both
211   // _GLOBAL_OFFSET_TABLE_ and _SDA_BASE_ from the 32-bit ABI. It is used to
212   // represent the TOC base which is offset by 0x8000 bytes from the start of
213   // the .got section.
214   ElfSym::GlobalOffsetTable = addOptionalRegular(
215       (Config->EMachine == EM_PPC64) ? ".TOC." : "_GLOBAL_OFFSET_TABLE_",
216       Out::ElfHeader, Target->GotBaseSymOff);
217
218   // __ehdr_start is the location of ELF file headers. Note that we define
219   // this symbol unconditionally even when using a linker script, which
220   // differs from the behavior implemented by GNU linker which only define
221   // this symbol if ELF headers are in the memory mapped segment.
222   addOptionalRegular("__ehdr_start", Out::ElfHeader, 0, STV_HIDDEN);
223
224   // __executable_start is not documented, but the expectation of at
225   // least the Android libc is that it points to the ELF header.
226   addOptionalRegular("__executable_start", Out::ElfHeader, 0, STV_HIDDEN);
227
228   // __dso_handle symbol is passed to cxa_finalize as a marker to identify
229   // each DSO. The address of the symbol doesn't matter as long as they are
230   // different in different DSOs, so we chose the start address of the DSO.
231   addOptionalRegular("__dso_handle", Out::ElfHeader, 0, STV_HIDDEN);
232
233   // If linker script do layout we do not need to create any standart symbols.
234   if (Script->HasSectionsCommand)
235     return;
236
237   auto Add = [](StringRef S, int64_t Pos) {
238     return addOptionalRegular(S, Out::ElfHeader, Pos, STV_DEFAULT);
239   };
240
241   ElfSym::Bss = Add("__bss_start", 0);
242   ElfSym::End1 = Add("end", -1);
243   ElfSym::End2 = Add("_end", -1);
244   ElfSym::Etext1 = Add("etext", -1);
245   ElfSym::Etext2 = Add("_etext", -1);
246   ElfSym::Edata1 = Add("edata", -1);
247   ElfSym::Edata2 = Add("_edata", -1);
248 }
249
250 static OutputSection *findSection(StringRef Name) {
251   for (BaseCommand *Base : Script->SectionCommands)
252     if (auto *Sec = dyn_cast<OutputSection>(Base))
253       if (Sec->Name == Name)
254         return Sec;
255   return nullptr;
256 }
257
258 // Initialize Out members.
259 template <class ELFT> static void createSyntheticSections() {
260   // Initialize all pointers with NULL. This is needed because
261   // you can call lld::elf::main more than once as a library.
262   memset(&Out::First, 0, sizeof(Out));
263
264   auto Add = [](InputSectionBase *Sec) { InputSections.push_back(Sec); };
265
266   InX::DynStrTab = make<StringTableSection>(".dynstr", true);
267   InX::Dynamic = make<DynamicSection<ELFT>>();
268   if (Config->AndroidPackDynRelocs) {
269     InX::RelaDyn = make<AndroidPackedRelocationSection<ELFT>>(
270         Config->IsRela ? ".rela.dyn" : ".rel.dyn");
271   } else {
272     InX::RelaDyn = make<RelocationSection<ELFT>>(
273         Config->IsRela ? ".rela.dyn" : ".rel.dyn", Config->ZCombreloc);
274   }
275   InX::ShStrTab = make<StringTableSection>(".shstrtab", false);
276
277   Out::ProgramHeaders = make<OutputSection>("", 0, SHF_ALLOC);
278   Out::ProgramHeaders->Alignment = Config->Wordsize;
279
280   if (needsInterpSection()) {
281     InX::Interp = createInterpSection();
282     Add(InX::Interp);
283   } else {
284     InX::Interp = nullptr;
285   }
286
287   if (Config->Strip != StripPolicy::All) {
288     InX::StrTab = make<StringTableSection>(".strtab", false);
289     InX::SymTab = make<SymbolTableSection<ELFT>>(*InX::StrTab);
290   }
291
292   if (Config->BuildId != BuildIdKind::None) {
293     InX::BuildId = make<BuildIdSection>();
294     Add(InX::BuildId);
295   }
296
297   InX::Bss = make<BssSection>(".bss", 0, 1);
298   Add(InX::Bss);
299
300   // If there is a SECTIONS command and a .data.rel.ro section name use name
301   // .data.rel.ro.bss so that we match in the .data.rel.ro output section.
302   // This makes sure our relro is contiguous.
303   bool HasDataRelRo = Script->HasSectionsCommand && findSection(".data.rel.ro");
304   InX::BssRelRo =
305       make<BssSection>(HasDataRelRo ? ".data.rel.ro.bss" : ".bss.rel.ro", 0, 1);
306   Add(InX::BssRelRo);
307
308   // Add MIPS-specific sections.
309   if (Config->EMachine == EM_MIPS) {
310     if (!Config->Shared && Config->HasDynSymTab) {
311       InX::MipsRldMap = make<MipsRldMapSection>();
312       Add(InX::MipsRldMap);
313     }
314     if (auto *Sec = MipsAbiFlagsSection<ELFT>::create())
315       Add(Sec);
316     if (auto *Sec = MipsOptionsSection<ELFT>::create())
317       Add(Sec);
318     if (auto *Sec = MipsReginfoSection<ELFT>::create())
319       Add(Sec);
320   }
321
322   if (Config->HasDynSymTab) {
323     InX::DynSymTab = make<SymbolTableSection<ELFT>>(*InX::DynStrTab);
324     Add(InX::DynSymTab);
325
326     In<ELFT>::VerSym = make<VersionTableSection<ELFT>>();
327     Add(In<ELFT>::VerSym);
328
329     if (!Config->VersionDefinitions.empty()) {
330       In<ELFT>::VerDef = make<VersionDefinitionSection<ELFT>>();
331       Add(In<ELFT>::VerDef);
332     }
333
334     In<ELFT>::VerNeed = make<VersionNeedSection<ELFT>>();
335     Add(In<ELFT>::VerNeed);
336
337     if (Config->GnuHash) {
338       InX::GnuHashTab = make<GnuHashTableSection>();
339       Add(InX::GnuHashTab);
340     }
341
342     if (Config->SysvHash) {
343       InX::HashTab = make<HashTableSection>();
344       Add(InX::HashTab);
345     }
346
347     Add(InX::Dynamic);
348     Add(InX::DynStrTab);
349     Add(InX::RelaDyn);
350   }
351
352   if (Config->RelrPackDynRelocs) {
353     InX::RelrDyn = make<RelrSection<ELFT>>();
354     Add(InX::RelrDyn);
355   }
356
357   // Add .got. MIPS' .got is so different from the other archs,
358   // it has its own class.
359   if (Config->EMachine == EM_MIPS) {
360     InX::MipsGot = make<MipsGotSection>();
361     Add(InX::MipsGot);
362   } else {
363     InX::Got = make<GotSection>();
364     Add(InX::Got);
365   }
366
367   InX::GotPlt = make<GotPltSection>();
368   Add(InX::GotPlt);
369   InX::IgotPlt = make<IgotPltSection>();
370   Add(InX::IgotPlt);
371
372   if (Config->GdbIndex) {
373     InX::GdbIndex = GdbIndexSection::create<ELFT>();
374     Add(InX::GdbIndex);
375   }
376
377   // We always need to add rel[a].plt to output if it has entries.
378   // Even for static linking it can contain R_[*]_IRELATIVE relocations.
379   InX::RelaPlt = make<RelocationSection<ELFT>>(
380       Config->IsRela ? ".rela.plt" : ".rel.plt", false /*Sort*/);
381   Add(InX::RelaPlt);
382
383   // The RelaIplt immediately follows .rel.plt (.rel.dyn for ARM) to ensure
384   // that the IRelative relocations are processed last by the dynamic loader.
385   // We cannot place the iplt section in .rel.dyn when Android relocation
386   // packing is enabled because that would cause a section type mismatch.
387   // However, because the Android dynamic loader reads .rel.plt after .rel.dyn,
388   // we can get the desired behaviour by placing the iplt section in .rel.plt.
389   InX::RelaIplt = make<RelocationSection<ELFT>>(
390       (Config->EMachine == EM_ARM && !Config->AndroidPackDynRelocs)
391           ? ".rel.dyn"
392           : InX::RelaPlt->Name,
393       false /*Sort*/);
394   Add(InX::RelaIplt);
395
396   InX::Plt = make<PltSection>(false);
397   Add(InX::Plt);
398   InX::Iplt = make<PltSection>(true);
399   Add(InX::Iplt);
400
401   if (!Config->Relocatable) {
402     if (Config->EhFrameHdr) {
403       InX::EhFrameHdr = make<EhFrameHeader>();
404       Add(InX::EhFrameHdr);
405     }
406     InX::EhFrame = make<EhFrameSection>();
407     Add(InX::EhFrame);
408   }
409
410   if (InX::SymTab)
411     Add(InX::SymTab);
412   Add(InX::ShStrTab);
413   if (InX::StrTab)
414     Add(InX::StrTab);
415
416   if (Config->EMachine == EM_ARM && !Config->Relocatable)
417     // Add a sentinel to terminate .ARM.exidx. It helps an unwinder
418     // to find the exact address range of the last entry.
419     Add(make<ARMExidxSentinelSection>());
420 }
421
422 // The main function of the writer.
423 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::run() {
424   // Create linker-synthesized sections such as .got or .plt.
425   // Such sections are of type input section.
426   createSyntheticSections<ELFT>();
427
428   if (!Config->Relocatable)
429     combineEhFrameSections<ELFT>();
430
431   // We want to process linker script commands. When SECTIONS command
432   // is given we let it create sections.
433   Script->processSectionCommands();
434
435   // Linker scripts controls how input sections are assigned to output sections.
436   // Input sections that were not handled by scripts are called "orphans", and
437   // they are assigned to output sections by the default rule. Process that.
438   Script->addOrphanSections();
439
440   if (Config->Discard != DiscardPolicy::All)
441     copyLocalSymbols();
442
443   if (Config->CopyRelocs)
444     addSectionSymbols();
445
446   // Now that we have a complete set of output sections. This function
447   // completes section contents. For example, we need to add strings
448   // to the string table, and add entries to .got and .plt.
449   // finalizeSections does that.
450   finalizeSections();
451   if (errorCount())
452     return;
453
454   Script->assignAddresses();
455
456   // If -compressed-debug-sections is specified, we need to compress
457   // .debug_* sections. Do it right now because it changes the size of
458   // output sections.
459   for (OutputSection *Sec : OutputSections)
460     Sec->maybeCompress<ELFT>();
461
462   Script->allocateHeaders(Phdrs);
463
464   // Remove empty PT_LOAD to avoid causing the dynamic linker to try to mmap a
465   // 0 sized region. This has to be done late since only after assignAddresses
466   // we know the size of the sections.
467   removeEmptyPTLoad();
468
469   if (!Config->OFormatBinary)
470     assignFileOffsets();
471   else
472     assignFileOffsetsBinary();
473
474   setPhdrs();
475
476   if (Config->Relocatable) {
477     for (OutputSection *Sec : OutputSections)
478       Sec->Addr = 0;
479   }
480
481   if (Config->CheckSections)
482     checkSections();
483
484   // It does not make sense try to open the file if we have error already.
485   if (errorCount())
486     return;
487   // Write the result down to a file.
488   openFile();
489   if (errorCount())
490     return;
491
492   if (!Config->OFormatBinary) {
493     writeTrapInstr();
494     writeHeader();
495     writeSections();
496   } else {
497     writeSectionsBinary();
498   }
499
500   // Backfill .note.gnu.build-id section content. This is done at last
501   // because the content is usually a hash value of the entire output file.
502   writeBuildId();
503   if (errorCount())
504     return;
505
506   // Handle -Map and -cref options.
507   writeMapFile();
508   writeCrossReferenceTable();
509   if (errorCount())
510     return;
511
512   if (auto E = Buffer->commit())
513     error("failed to write to the output file: " + toString(std::move(E)));
514 }
515
516 static bool shouldKeepInSymtab(SectionBase *Sec, StringRef SymName,
517                                const Symbol &B) {
518   if (B.isSection())
519     return false;
520
521
522   if (Config->Discard == DiscardPolicy::None)
523     return true;
524
525   // In ELF assembly .L symbols are normally discarded by the assembler.
526   // If the assembler fails to do so, the linker discards them if
527   // * --discard-locals is used.
528   // * The symbol is in a SHF_MERGE section, which is normally the reason for
529   //   the assembler keeping the .L symbol.
530   if (!SymName.startswith(".L") && !SymName.empty())
531     return true;
532
533   if (Config->Discard == DiscardPolicy::Locals)
534     return false;
535
536   return !Sec || !(Sec->Flags & SHF_MERGE);
537 }
538
539 static bool includeInSymtab(const Symbol &B) {
540   if (!B.isLocal() && !B.IsUsedInRegularObj)
541     return false;
542
543   if (auto *D = dyn_cast<Defined>(&B)) {
544     // Always include absolute symbols.
545     SectionBase *Sec = D->Section;
546     if (!Sec)
547       return true;
548     Sec = Sec->Repl;
549     // Exclude symbols pointing to garbage-collected sections.
550     if (isa<InputSectionBase>(Sec) && !Sec->Live)
551       return false;
552     if (auto *S = dyn_cast<MergeInputSection>(Sec))
553       if (!S->getSectionPiece(D->Value)->Live)
554         return false;
555     return true;
556   }
557   return B.Used;
558 }
559
560 // Local symbols are not in the linker's symbol table. This function scans
561 // each object file's symbol table to copy local symbols to the output.
562 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::copyLocalSymbols() {
563   if (!InX::SymTab)
564     return;
565   for (InputFile *File : ObjectFiles) {
566     ObjFile<ELFT> *F = cast<ObjFile<ELFT>>(File);
567     for (Symbol *B : F->getLocalSymbols()) {
568       if (!B->isLocal())
569         fatal(toString(F) +
570               ": broken object: getLocalSymbols returns a non-local symbol");
571       auto *DR = dyn_cast<Defined>(B);
572
573       // No reason to keep local undefined symbol in symtab.
574       if (!DR)
575         continue;
576       if (!includeInSymtab(*B))
577         continue;
578
579       SectionBase *Sec = DR->Section;
580       if (!shouldKeepInSymtab(Sec, B->getName(), *B))
581         continue;
582       InX::SymTab->addSymbol(B);
583     }
584   }
585 }
586
587 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::addSectionSymbols() {
588   // Create a section symbol for each output section so that we can represent
589   // relocations that point to the section. If we know that no relocation is
590   // referring to a section (that happens if the section is a synthetic one), we
591   // don't create a section symbol for that section.
592   for (BaseCommand *Base : Script->SectionCommands) {
593     auto *Sec = dyn_cast<OutputSection>(Base);
594     if (!Sec)
595       continue;
596     auto I = llvm::find_if(Sec->SectionCommands, [](BaseCommand *Base) {
597       if (auto *ISD = dyn_cast<InputSectionDescription>(Base))
598         return !ISD->Sections.empty();
599       return false;
600     });
601     if (I == Sec->SectionCommands.end())
602       continue;
603     InputSection *IS = cast<InputSectionDescription>(*I)->Sections[0];
604
605     // Relocations are not using REL[A] section symbols.
606     if (IS->Type == SHT_REL || IS->Type == SHT_RELA)
607       continue;
608
609     // Unlike other synthetic sections, mergeable output sections contain data
610     // copied from input sections, and there may be a relocation pointing to its
611     // contents if -r or -emit-reloc are given.
612     if (isa<SyntheticSection>(IS) && !(IS->Flags & SHF_MERGE))
613       continue;
614
615     auto *Sym =
616         make<Defined>(IS->File, "", STB_LOCAL, /*StOther=*/0, STT_SECTION,
617                       /*Value=*/0, /*Size=*/0, IS);
618     InX::SymTab->addSymbol(Sym);
619   }
620 }
621
622 // Today's loaders have a feature to make segments read-only after
623 // processing dynamic relocations to enhance security. PT_GNU_RELRO
624 // is defined for that.
625 //
626 // This function returns true if a section needs to be put into a
627 // PT_GNU_RELRO segment.
628 static bool isRelroSection(const OutputSection *Sec) {
629   if (!Config->ZRelro)
630     return false;
631
632   uint64_t Flags = Sec->Flags;
633
634   // Non-allocatable or non-writable sections don't need RELRO because
635   // they are not writable or not even mapped to memory in the first place.
636   // RELRO is for sections that are essentially read-only but need to
637   // be writable only at process startup to allow dynamic linker to
638   // apply relocations.
639   if (!(Flags & SHF_ALLOC) || !(Flags & SHF_WRITE))
640     return false;
641
642   // Once initialized, TLS data segments are used as data templates
643   // for a thread-local storage. For each new thread, runtime
644   // allocates memory for a TLS and copy templates there. No thread
645   // are supposed to use templates directly. Thus, it can be in RELRO.
646   if (Flags & SHF_TLS)
647     return true;
648
649   // .init_array, .preinit_array and .fini_array contain pointers to
650   // functions that are executed on process startup or exit. These
651   // pointers are set by the static linker, and they are not expected
652   // to change at runtime. But if you are an attacker, you could do
653   // interesting things by manipulating pointers in .fini_array, for
654   // example. So they are put into RELRO.
655   uint32_t Type = Sec->Type;
656   if (Type == SHT_INIT_ARRAY || Type == SHT_FINI_ARRAY ||
657       Type == SHT_PREINIT_ARRAY)
658     return true;
659
660   // .got contains pointers to external symbols. They are resolved by
661   // the dynamic linker when a module is loaded into memory, and after
662   // that they are not expected to change. So, it can be in RELRO.
663   if (InX::Got && Sec == InX::Got->getParent())
664     return true;
665
666   if (Sec->Name.equals(".toc"))
667     return true;
668
669   // .got.plt contains pointers to external function symbols. They are
670   // by default resolved lazily, so we usually cannot put it into RELRO.
671   // However, if "-z now" is given, the lazy symbol resolution is
672   // disabled, which enables us to put it into RELRO.
673   if (Sec == InX::GotPlt->getParent())
674     return Config->ZNow;
675
676   // .dynamic section contains data for the dynamic linker, and
677   // there's no need to write to it at runtime, so it's better to put
678   // it into RELRO.
679   if (Sec == InX::Dynamic->getParent())
680     return true;
681
682   // Sections with some special names are put into RELRO. This is a
683   // bit unfortunate because section names shouldn't be significant in
684   // ELF in spirit. But in reality many linker features depend on
685   // magic section names.
686   StringRef S = Sec->Name;
687   return S == ".data.rel.ro" || S == ".bss.rel.ro" || S == ".ctors" ||
688          S == ".dtors" || S == ".jcr" || S == ".eh_frame" ||
689          S == ".openbsd.randomdata";
690 }
691
692 // We compute a rank for each section. The rank indicates where the
693 // section should be placed in the file.  Instead of using simple
694 // numbers (0,1,2...), we use a series of flags. One for each decision
695 // point when placing the section.
696 // Using flags has two key properties:
697 // * It is easy to check if a give branch was taken.
698 // * It is easy two see how similar two ranks are (see getRankProximity).
699 enum RankFlags {
700   RF_NOT_ADDR_SET = 1 << 18,
701   RF_NOT_INTERP = 1 << 17,
702   RF_NOT_ALLOC = 1 << 16,
703   RF_WRITE = 1 << 15,
704   RF_EXEC_WRITE = 1 << 14,
705   RF_EXEC = 1 << 13,
706   RF_RODATA = 1 << 12,
707   RF_NON_TLS_BSS = 1 << 11,
708   RF_NON_TLS_BSS_RO = 1 << 10,
709   RF_NOT_TLS = 1 << 9,
710   RF_BSS = 1 << 8,
711   RF_NOTE = 1 << 7,
712   RF_PPC_NOT_TOCBSS = 1 << 6,
713   RF_PPC_TOCL = 1 << 5,
714   RF_PPC_TOC = 1 << 4,
715   RF_PPC_GOT = 1 << 3,
716   RF_PPC_BRANCH_LT = 1 << 2,
717   RF_MIPS_GPREL = 1 << 1,
718   RF_MIPS_NOT_GOT = 1 << 0
719 };
720
721 static unsigned getSectionRank(const OutputSection *Sec) {
722   unsigned Rank = 0;
723
724   // We want to put section specified by -T option first, so we
725   // can start assigning VA starting from them later.
726   if (Config->SectionStartMap.count(Sec->Name))
727     return Rank;
728   Rank |= RF_NOT_ADDR_SET;
729
730   // Put .interp first because some loaders want to see that section
731   // on the first page of the executable file when loaded into memory.
732   if (Sec->Name == ".interp")
733     return Rank;
734   Rank |= RF_NOT_INTERP;
735
736   // Allocatable sections go first to reduce the total PT_LOAD size and
737   // so debug info doesn't change addresses in actual code.
738   if (!(Sec->Flags & SHF_ALLOC))
739     return Rank | RF_NOT_ALLOC;
740
741   // Sort sections based on their access permission in the following
742   // order: R, RX, RWX, RW.  This order is based on the following
743   // considerations:
744   // * Read-only sections come first such that they go in the
745   //   PT_LOAD covering the program headers at the start of the file.
746   // * Read-only, executable sections come next.
747   // * Writable, executable sections follow such that .plt on
748   //   architectures where it needs to be writable will be placed
749   //   between .text and .data.
750   // * Writable sections come last, such that .bss lands at the very
751   //   end of the last PT_LOAD.
752   bool IsExec = Sec->Flags & SHF_EXECINSTR;
753   bool IsWrite = Sec->Flags & SHF_WRITE;
754
755   if (IsExec) {
756     if (IsWrite)
757       Rank |= RF_EXEC_WRITE;
758     else
759       Rank |= RF_EXEC;
760   } else if (IsWrite) {
761     Rank |= RF_WRITE;
762   } else if (Sec->Type == SHT_PROGBITS) {
763     // Make non-executable and non-writable PROGBITS sections (e.g .rodata
764     // .eh_frame) closer to .text. They likely contain PC or GOT relative
765     // relocations and there could be relocation overflow if other huge sections
766     // (.dynstr .dynsym) were placed in between.
767     Rank |= RF_RODATA;
768   }
769
770   // If we got here we know that both A and B are in the same PT_LOAD.
771
772   bool IsTls = Sec->Flags & SHF_TLS;
773   bool IsNoBits = Sec->Type == SHT_NOBITS;
774
775   // The first requirement we have is to put (non-TLS) nobits sections last. The
776   // reason is that the only thing the dynamic linker will see about them is a
777   // p_memsz that is larger than p_filesz. Seeing that it zeros the end of the
778   // PT_LOAD, so that has to correspond to the nobits sections.
779   bool IsNonTlsNoBits = IsNoBits && !IsTls;
780   if (IsNonTlsNoBits)
781     Rank |= RF_NON_TLS_BSS;
782
783   // We place nobits RelRo sections before plain r/w ones, and non-nobits RelRo
784   // sections after r/w ones, so that the RelRo sections are contiguous.
785   bool IsRelRo = isRelroSection(Sec);
786   if (IsNonTlsNoBits && !IsRelRo)
787     Rank |= RF_NON_TLS_BSS_RO;
788   if (!IsNonTlsNoBits && IsRelRo)
789     Rank |= RF_NON_TLS_BSS_RO;
790
791   // The TLS initialization block needs to be a single contiguous block in a R/W
792   // PT_LOAD, so stick TLS sections directly before the other RelRo R/W
793   // sections. The TLS NOBITS sections are placed here as they don't take up
794   // virtual address space in the PT_LOAD.
795   if (!IsTls)
796     Rank |= RF_NOT_TLS;
797
798   // Within the TLS initialization block, the non-nobits sections need to appear
799   // first.
800   if (IsNoBits)
801     Rank |= RF_BSS;
802
803   // We create a NOTE segment for contiguous .note sections, so make
804   // them contigous if there are more than one .note section with the
805   // same attributes.
806   if (Sec->Type == SHT_NOTE)
807     Rank |= RF_NOTE;
808
809   // Some architectures have additional ordering restrictions for sections
810   // within the same PT_LOAD.
811   if (Config->EMachine == EM_PPC64) {
812     // PPC64 has a number of special SHT_PROGBITS+SHF_ALLOC+SHF_WRITE sections
813     // that we would like to make sure appear is a specific order to maximize
814     // their coverage by a single signed 16-bit offset from the TOC base
815     // pointer. Conversely, the special .tocbss section should be first among
816     // all SHT_NOBITS sections. This will put it next to the loaded special
817     // PPC64 sections (and, thus, within reach of the TOC base pointer).
818     StringRef Name = Sec->Name;
819     if (Name != ".tocbss")
820       Rank |= RF_PPC_NOT_TOCBSS;
821
822     if (Name == ".toc1")
823       Rank |= RF_PPC_TOCL;
824
825     if (Name == ".toc")
826       Rank |= RF_PPC_TOC;
827
828     if (Name == ".got")
829       Rank |= RF_PPC_GOT;
830
831     if (Name == ".branch_lt")
832       Rank |= RF_PPC_BRANCH_LT;
833   }
834
835   if (Config->EMachine == EM_MIPS) {
836     // All sections with SHF_MIPS_GPREL flag should be grouped together
837     // because data in these sections is addressable with a gp relative address.
838     if (Sec->Flags & SHF_MIPS_GPREL)
839       Rank |= RF_MIPS_GPREL;
840
841     if (Sec->Name != ".got")
842       Rank |= RF_MIPS_NOT_GOT;
843   }
844
845   return Rank;
846 }
847
848 static bool compareSections(const BaseCommand *ACmd, const BaseCommand *BCmd) {
849   const OutputSection *A = cast<OutputSection>(ACmd);
850   const OutputSection *B = cast<OutputSection>(BCmd);
851   if (A->SortRank != B->SortRank)
852     return A->SortRank < B->SortRank;
853   if (!(A->SortRank & RF_NOT_ADDR_SET))
854     return Config->SectionStartMap.lookup(A->Name) <
855            Config->SectionStartMap.lookup(B->Name);
856   return false;
857 }
858
859 void PhdrEntry::add(OutputSection *Sec) {
860   LastSec = Sec;
861   if (!FirstSec)
862     FirstSec = Sec;
863   p_align = std::max(p_align, Sec->Alignment);
864   if (p_type == PT_LOAD)
865     Sec->PtLoad = this;
866 }
867
868 // The beginning and the ending of .rel[a].plt section are marked
869 // with __rel[a]_iplt_{start,end} symbols if it is a statically linked
870 // executable. The runtime needs these symbols in order to resolve
871 // all IRELATIVE relocs on startup. For dynamic executables, we don't
872 // need these symbols, since IRELATIVE relocs are resolved through GOT
873 // and PLT. For details, see http://www.airs.com/blog/archives/403.
874 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::addRelIpltSymbols() {
875   if (needsInterpSection())
876     return;
877   StringRef S = Config->IsRela ? "__rela_iplt_start" : "__rel_iplt_start";
878   addOptionalRegular(S, InX::RelaIplt, 0, STV_HIDDEN, STB_WEAK);
879
880   S = Config->IsRela ? "__rela_iplt_end" : "__rel_iplt_end";
881   ElfSym::RelaIpltEnd =
882       addOptionalRegular(S, InX::RelaIplt, 0, STV_HIDDEN, STB_WEAK);
883 }
884
885 template <class ELFT>
886 void Writer<ELFT>::forEachRelSec(
887     llvm::function_ref<void(InputSectionBase &)> Fn) {
888   // Scan all relocations. Each relocation goes through a series
889   // of tests to determine if it needs special treatment, such as
890   // creating GOT, PLT, copy relocations, etc.
891   // Note that relocations for non-alloc sections are directly
892   // processed by InputSection::relocateNonAlloc.
893   for (InputSectionBase *IS : InputSections)
894     if (IS->Live && isa<InputSection>(IS) && (IS->Flags & SHF_ALLOC))
895       Fn(*IS);
896   for (EhInputSection *ES : InX::EhFrame->Sections)
897     Fn(*ES);
898 }
899
900 // This function generates assignments for predefined symbols (e.g. _end or
901 // _etext) and inserts them into the commands sequence to be processed at the
902 // appropriate time. This ensures that the value is going to be correct by the
903 // time any references to these symbols are processed and is equivalent to
904 // defining these symbols explicitly in the linker script.
905 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::setReservedSymbolSections() {
906   if (ElfSym::GlobalOffsetTable) {
907     // The _GLOBAL_OFFSET_TABLE_ symbol is defined by target convention usually
908     // to the start of the .got or .got.plt section.
909     InputSection *GotSection = InX::GotPlt;
910     if (!Target->GotBaseSymInGotPlt)
911       GotSection = InX::MipsGot ? cast<InputSection>(InX::MipsGot)
912                                 : cast<InputSection>(InX::Got);
913     ElfSym::GlobalOffsetTable->Section = GotSection;
914   }
915
916   if (ElfSym::RelaIpltEnd)
917     ElfSym::RelaIpltEnd->Value = InX::RelaIplt->getSize();
918
919   PhdrEntry *Last = nullptr;
920   PhdrEntry *LastRO = nullptr;
921
922   for (PhdrEntry *P : Phdrs) {
923     if (P->p_type != PT_LOAD)
924       continue;
925     Last = P;
926     if (!(P->p_flags & PF_W))
927       LastRO = P;
928   }
929
930   if (LastRO) {
931     // _etext is the first location after the last read-only loadable segment.
932     if (ElfSym::Etext1)
933       ElfSym::Etext1->Section = LastRO->LastSec;
934     if (ElfSym::Etext2)
935       ElfSym::Etext2->Section = LastRO->LastSec;
936   }
937
938   if (Last) {
939     // _edata points to the end of the last mapped initialized section.
940     OutputSection *Edata = nullptr;
941     for (OutputSection *OS : OutputSections) {
942       if (OS->Type != SHT_NOBITS)
943         Edata = OS;
944       if (OS == Last->LastSec)
945         break;
946     }
947
948     if (ElfSym::Edata1)
949       ElfSym::Edata1->Section = Edata;
950     if (ElfSym::Edata2)
951       ElfSym::Edata2->Section = Edata;
952
953     // _end is the first location after the uninitialized data region.
954     if (ElfSym::End1)
955       ElfSym::End1->Section = Last->LastSec;
956     if (ElfSym::End2)
957       ElfSym::End2->Section = Last->LastSec;
958   }
959
960   if (ElfSym::Bss)
961     ElfSym::Bss->Section = findSection(".bss");
962
963   // Setup MIPS _gp_disp/__gnu_local_gp symbols which should
964   // be equal to the _gp symbol's value.
965   if (ElfSym::MipsGp) {
966     // Find GP-relative section with the lowest address
967     // and use this address to calculate default _gp value.
968     for (OutputSection *OS : OutputSections) {
969       if (OS->Flags & SHF_MIPS_GPREL) {
970         ElfSym::MipsGp->Section = OS;
971         ElfSym::MipsGp->Value = 0x7ff0;
972         break;
973       }
974     }
975   }
976 }
977
978 // We want to find how similar two ranks are.
979 // The more branches in getSectionRank that match, the more similar they are.
980 // Since each branch corresponds to a bit flag, we can just use
981 // countLeadingZeros.
982 static int getRankProximityAux(OutputSection *A, OutputSection *B) {
983   return countLeadingZeros(A->SortRank ^ B->SortRank);
984 }
985
986 static int getRankProximity(OutputSection *A, BaseCommand *B) {
987   if (auto *Sec = dyn_cast<OutputSection>(B))
988     return getRankProximityAux(A, Sec);
989   return -1;
990 }
991
992 // When placing orphan sections, we want to place them after symbol assignments
993 // so that an orphan after
994 //   begin_foo = .;
995 //   foo : { *(foo) }
996 //   end_foo = .;
997 // doesn't break the intended meaning of the begin/end symbols.
998 // We don't want to go over sections since findOrphanPos is the
999 // one in charge of deciding the order of the sections.
1000 // We don't want to go over changes to '.', since doing so in
1001 //  rx_sec : { *(rx_sec) }
1002 //  . = ALIGN(0x1000);
1003 //  /* The RW PT_LOAD starts here*/
1004 //  rw_sec : { *(rw_sec) }
1005 // would mean that the RW PT_LOAD would become unaligned.
1006 static bool shouldSkip(BaseCommand *Cmd) {
1007   if (auto *Assign = dyn_cast<SymbolAssignment>(Cmd))
1008     return Assign->Name != ".";
1009   return false;
1010 }
1011
1012 // We want to place orphan sections so that they share as much
1013 // characteristics with their neighbors as possible. For example, if
1014 // both are rw, or both are tls.
1015 template <typename ELFT>
1016 static std::vector<BaseCommand *>::iterator
1017 findOrphanPos(std::vector<BaseCommand *>::iterator B,
1018               std::vector<BaseCommand *>::iterator E) {
1019   OutputSection *Sec = cast<OutputSection>(*E);
1020
1021   // Find the first element that has as close a rank as possible.
1022   auto I = std::max_element(B, E, [=](BaseCommand *A, BaseCommand *B) {
1023     return getRankProximity(Sec, A) < getRankProximity(Sec, B);
1024   });
1025   if (I == E)
1026     return E;
1027
1028   // Consider all existing sections with the same proximity.
1029   int Proximity = getRankProximity(Sec, *I);
1030   for (; I != E; ++I) {
1031     auto *CurSec = dyn_cast<OutputSection>(*I);
1032     if (!CurSec)
1033       continue;
1034     if (getRankProximity(Sec, CurSec) != Proximity ||
1035         Sec->SortRank < CurSec->SortRank)
1036       break;
1037   }
1038
1039   auto IsOutputSec = [](BaseCommand *Cmd) { return isa<OutputSection>(Cmd); };
1040   auto J = std::find_if(llvm::make_reverse_iterator(I),
1041                         llvm::make_reverse_iterator(B), IsOutputSec);
1042   I = J.base();
1043
1044   // As a special case, if the orphan section is the last section, put
1045   // it at the very end, past any other commands.
1046   // This matches bfd's behavior and is convenient when the linker script fully
1047   // specifies the start of the file, but doesn't care about the end (the non
1048   // alloc sections for example).
1049   auto NextSec = std::find_if(I, E, IsOutputSec);
1050   if (NextSec == E)
1051     return E;
1052
1053   while (I != E && shouldSkip(*I))
1054     ++I;
1055   return I;
1056 }
1057
1058 // Builds section order for handling --symbol-ordering-file.
1059 static DenseMap<const InputSectionBase *, int> buildSectionOrder() {
1060   DenseMap<const InputSectionBase *, int> SectionOrder;
1061   // Use the rarely used option -call-graph-ordering-file to sort sections.
1062   if (!Config->CallGraphProfile.empty())
1063     return computeCallGraphProfileOrder();
1064
1065   if (Config->SymbolOrderingFile.empty())
1066     return SectionOrder;
1067
1068   struct SymbolOrderEntry {
1069     int Priority;
1070     bool Present;
1071   };
1072
1073   // Build a map from symbols to their priorities. Symbols that didn't
1074   // appear in the symbol ordering file have the lowest priority 0.
1075   // All explicitly mentioned symbols have negative (higher) priorities.
1076   DenseMap<StringRef, SymbolOrderEntry> SymbolOrder;
1077   int Priority = -Config->SymbolOrderingFile.size();
1078   for (StringRef S : Config->SymbolOrderingFile)
1079     SymbolOrder.insert({S, {Priority++, false}});
1080
1081   // Build a map from sections to their priorities.
1082   auto AddSym = [&](Symbol &Sym) {
1083     auto It = SymbolOrder.find(Sym.getName());
1084     if (It == SymbolOrder.end())
1085       return;
1086     SymbolOrderEntry &Ent = It->second;
1087     Ent.Present = true;
1088
1089     warnUnorderableSymbol(&Sym);
1090
1091     if (auto *D = dyn_cast<Defined>(&Sym)) {
1092       if (auto *Sec = dyn_cast_or_null<InputSectionBase>(D->Section)) {
1093         int &Priority = SectionOrder[cast<InputSectionBase>(Sec->Repl)];
1094         Priority = std::min(Priority, Ent.Priority);
1095       }
1096     }
1097   };
1098   // We want both global and local symbols. We get the global ones from the
1099   // symbol table and iterate the object files for the local ones.
1100   for (Symbol *Sym : Symtab->getSymbols())
1101     if (!Sym->isLazy())
1102       AddSym(*Sym);
1103   for (InputFile *File : ObjectFiles)
1104     for (Symbol *Sym : File->getSymbols())
1105       if (Sym->isLocal())
1106         AddSym(*Sym);
1107
1108   if (Config->WarnSymbolOrdering)
1109     for (auto OrderEntry : SymbolOrder)
1110       if (!OrderEntry.second.Present)
1111         warn("symbol ordering file: no such symbol: " + OrderEntry.first);
1112
1113   return SectionOrder;
1114 }
1115
1116 // Sorts the sections in ISD according to the provided section order.
1117 static void
1118 sortISDBySectionOrder(InputSectionDescription *ISD,
1119                       const DenseMap<const InputSectionBase *, int> &Order) {
1120   std::vector<InputSection *> UnorderedSections;
1121   std::vector<std::pair<InputSection *, int>> OrderedSections;
1122   uint64_t UnorderedSize = 0;
1123
1124   for (InputSection *IS : ISD->Sections) {
1125     auto I = Order.find(IS);
1126     if (I == Order.end()) {
1127       UnorderedSections.push_back(IS);
1128       UnorderedSize += IS->getSize();
1129       continue;
1130     }
1131     OrderedSections.push_back({IS, I->second});
1132   }
1133   llvm::sort(
1134       OrderedSections.begin(), OrderedSections.end(),
1135       [&](std::pair<InputSection *, int> A, std::pair<InputSection *, int> B) {
1136         return A.second < B.second;
1137       });
1138
1139   // Find an insertion point for the ordered section list in the unordered
1140   // section list. On targets with limited-range branches, this is the mid-point
1141   // of the unordered section list. This decreases the likelihood that a range
1142   // extension thunk will be needed to enter or exit the ordered region. If the
1143   // ordered section list is a list of hot functions, we can generally expect
1144   // the ordered functions to be called more often than the unordered functions,
1145   // making it more likely that any particular call will be within range, and
1146   // therefore reducing the number of thunks required.
1147   //
1148   // For example, imagine that you have 8MB of hot code and 32MB of cold code.
1149   // If the layout is:
1150   //
1151   // 8MB hot
1152   // 32MB cold
1153   //
1154   // only the first 8-16MB of the cold code (depending on which hot function it
1155   // is actually calling) can call the hot code without a range extension thunk.
1156   // However, if we use this layout:
1157   //
1158   // 16MB cold
1159   // 8MB hot
1160   // 16MB cold
1161   //
1162   // both the last 8-16MB of the first block of cold code and the first 8-16MB
1163   // of the second block of cold code can call the hot code without a thunk. So
1164   // we effectively double the amount of code that could potentially call into
1165   // the hot code without a thunk.
1166   size_t InsPt = 0;
1167   if (Target->ThunkSectionSpacing && !OrderedSections.empty()) {
1168     uint64_t UnorderedPos = 0;
1169     for (; InsPt != UnorderedSections.size(); ++InsPt) {
1170       UnorderedPos += UnorderedSections[InsPt]->getSize();
1171       if (UnorderedPos > UnorderedSize / 2)
1172         break;
1173     }
1174   }
1175
1176   ISD->Sections.clear();
1177   for (InputSection *IS : makeArrayRef(UnorderedSections).slice(0, InsPt))
1178     ISD->Sections.push_back(IS);
1179   for (std::pair<InputSection *, int> P : OrderedSections)
1180     ISD->Sections.push_back(P.first);
1181   for (InputSection *IS : makeArrayRef(UnorderedSections).slice(InsPt))
1182     ISD->Sections.push_back(IS);
1183 }
1184
1185 static void sortSection(OutputSection *Sec,
1186                         const DenseMap<const InputSectionBase *, int> &Order) {
1187   StringRef Name = Sec->Name;
1188
1189   // Sort input sections by section name suffixes for
1190   // __attribute__((init_priority(N))).
1191   if (Name == ".init_array" || Name == ".fini_array") {
1192     if (!Script->HasSectionsCommand)
1193       Sec->sortInitFini();
1194     return;
1195   }
1196
1197   // Sort input sections by the special rule for .ctors and .dtors.
1198   if (Name == ".ctors" || Name == ".dtors") {
1199     if (!Script->HasSectionsCommand)
1200       Sec->sortCtorsDtors();
1201     return;
1202   }
1203
1204   // Never sort these.
1205   if (Name == ".init" || Name == ".fini")
1206     return;
1207
1208   // Sort input sections by priority using the list provided
1209   // by --symbol-ordering-file.
1210   if (!Order.empty())
1211     for (BaseCommand *B : Sec->SectionCommands)
1212       if (auto *ISD = dyn_cast<InputSectionDescription>(B))
1213         sortISDBySectionOrder(ISD, Order);
1214 }
1215
1216 // If no layout was provided by linker script, we want to apply default
1217 // sorting for special input sections. This also handles --symbol-ordering-file.
1218 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::sortInputSections() {
1219   // Build the order once since it is expensive.
1220   DenseMap<const InputSectionBase *, int> Order = buildSectionOrder();
1221   for (BaseCommand *Base : Script->SectionCommands)
1222     if (auto *Sec = dyn_cast<OutputSection>(Base))
1223       sortSection(Sec, Order);
1224 }
1225
1226 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::sortSections() {
1227   Script->adjustSectionsBeforeSorting();
1228
1229   // Don't sort if using -r. It is not necessary and we want to preserve the
1230   // relative order for SHF_LINK_ORDER sections.
1231   if (Config->Relocatable)
1232     return;
1233
1234   sortInputSections();
1235
1236   for (BaseCommand *Base : Script->SectionCommands) {
1237     auto *OS = dyn_cast<OutputSection>(Base);
1238     if (!OS)
1239       continue;
1240     OS->SortRank = getSectionRank(OS);
1241
1242     // We want to assign rude approximation values to OutSecOff fields
1243     // to know the relative order of the input sections. We use it for
1244     // sorting SHF_LINK_ORDER sections. See resolveShfLinkOrder().
1245     uint64_t I = 0;
1246     for (InputSection *Sec : getInputSections(OS))
1247       Sec->OutSecOff = I++;
1248   }
1249
1250   if (!Script->HasSectionsCommand) {
1251     // We know that all the OutputSections are contiguous in this case.
1252     auto IsSection = [](BaseCommand *Base) { return isa<OutputSection>(Base); };
1253     std::stable_sort(
1254         llvm::find_if(Script->SectionCommands, IsSection),
1255         llvm::find_if(llvm::reverse(Script->SectionCommands), IsSection).base(),
1256         compareSections);
1257     return;
1258   }
1259
1260   // Orphan sections are sections present in the input files which are
1261   // not explicitly placed into the output file by the linker script.
1262   //
1263   // The sections in the linker script are already in the correct
1264   // order. We have to figuere out where to insert the orphan
1265   // sections.
1266   //
1267   // The order of the sections in the script is arbitrary and may not agree with
1268   // compareSections. This means that we cannot easily define a strict weak
1269   // ordering. To see why, consider a comparison of a section in the script and
1270   // one not in the script. We have a two simple options:
1271   // * Make them equivalent (a is not less than b, and b is not less than a).
1272   //   The problem is then that equivalence has to be transitive and we can
1273   //   have sections a, b and c with only b in a script and a less than c
1274   //   which breaks this property.
1275   // * Use compareSectionsNonScript. Given that the script order doesn't have
1276   //   to match, we can end up with sections a, b, c, d where b and c are in the
1277   //   script and c is compareSectionsNonScript less than b. In which case d
1278   //   can be equivalent to c, a to b and d < a. As a concrete example:
1279   //   .a (rx) # not in script
1280   //   .b (rx) # in script
1281   //   .c (ro) # in script
1282   //   .d (ro) # not in script
1283   //
1284   // The way we define an order then is:
1285   // *  Sort only the orphan sections. They are in the end right now.
1286   // *  Move each orphan section to its preferred position. We try
1287   //    to put each section in the last position where it can share
1288   //    a PT_LOAD.
1289   //
1290   // There is some ambiguity as to where exactly a new entry should be
1291   // inserted, because Commands contains not only output section
1292   // commands but also other types of commands such as symbol assignment
1293   // expressions. There's no correct answer here due to the lack of the
1294   // formal specification of the linker script. We use heuristics to
1295   // determine whether a new output command should be added before or
1296   // after another commands. For the details, look at shouldSkip
1297   // function.
1298
1299   auto I = Script->SectionCommands.begin();
1300   auto E = Script->SectionCommands.end();
1301   auto NonScriptI = std::find_if(I, E, [](BaseCommand *Base) {
1302     if (auto *Sec = dyn_cast<OutputSection>(Base))
1303       return Sec->SectionIndex == UINT32_MAX;
1304     return false;
1305   });
1306
1307   // Sort the orphan sections.
1308   std::stable_sort(NonScriptI, E, compareSections);
1309
1310   // As a horrible special case, skip the first . assignment if it is before any
1311   // section. We do this because it is common to set a load address by starting
1312   // the script with ". = 0xabcd" and the expectation is that every section is
1313   // after that.
1314   auto FirstSectionOrDotAssignment =
1315       std::find_if(I, E, [](BaseCommand *Cmd) { return !shouldSkip(Cmd); });
1316   if (FirstSectionOrDotAssignment != E &&
1317       isa<SymbolAssignment>(**FirstSectionOrDotAssignment))
1318     ++FirstSectionOrDotAssignment;
1319   I = FirstSectionOrDotAssignment;
1320
1321   while (NonScriptI != E) {
1322     auto Pos = findOrphanPos<ELFT>(I, NonScriptI);
1323     OutputSection *Orphan = cast<OutputSection>(*NonScriptI);
1324
1325     // As an optimization, find all sections with the same sort rank
1326     // and insert them with one rotate.
1327     unsigned Rank = Orphan->SortRank;
1328     auto End = std::find_if(NonScriptI + 1, E, [=](BaseCommand *Cmd) {
1329       return cast<OutputSection>(Cmd)->SortRank != Rank;
1330     });
1331     std::rotate(Pos, NonScriptI, End);
1332     NonScriptI = End;
1333   }
1334
1335   Script->adjustSectionsAfterSorting();
1336 }
1337
1338 static bool compareByFilePosition(InputSection *A, InputSection *B) {
1339   // Synthetic, i. e. a sentinel section, should go last.
1340   if (A->kind() == InputSectionBase::Synthetic ||
1341       B->kind() == InputSectionBase::Synthetic)
1342     return A->kind() != InputSectionBase::Synthetic;
1343   InputSection *LA = A->getLinkOrderDep();
1344   InputSection *LB = B->getLinkOrderDep();
1345   OutputSection *AOut = LA->getParent();
1346   OutputSection *BOut = LB->getParent();
1347   if (AOut != BOut)
1348     return AOut->SectionIndex < BOut->SectionIndex;
1349   return LA->OutSecOff < LB->OutSecOff;
1350 }
1351
1352 // This function is used by the --merge-exidx-entries to detect duplicate
1353 // .ARM.exidx sections. It is Arm only.
1354 //
1355 // The .ARM.exidx section is of the form:
1356 // | PREL31 offset to function | Unwind instructions for function |
1357 // where the unwind instructions are either a small number of unwind
1358 // instructions inlined into the table entry, the special CANT_UNWIND value of
1359 // 0x1 or a PREL31 offset into a .ARM.extab Section that contains unwind
1360 // instructions.
1361 //
1362 // We return true if all the unwind instructions in the .ARM.exidx entries of
1363 // Cur can be merged into the last entry of Prev.
1364 static bool isDuplicateArmExidxSec(InputSection *Prev, InputSection *Cur) {
1365
1366   // References to .ARM.Extab Sections have bit 31 clear and are not the
1367   // special EXIDX_CANTUNWIND bit-pattern.
1368   auto IsExtabRef = [](uint32_t Unwind) {
1369     return (Unwind & 0x80000000) == 0 && Unwind != 0x1;
1370   };
1371
1372   struct ExidxEntry {
1373     ulittle32_t Fn;
1374     ulittle32_t Unwind;
1375   };
1376
1377   // Get the last table Entry from the previous .ARM.exidx section.
1378   const ExidxEntry &PrevEntry = Prev->getDataAs<ExidxEntry>().back();
1379   if (IsExtabRef(PrevEntry.Unwind))
1380     return false;
1381
1382   // We consider the unwind instructions of an .ARM.exidx table entry
1383   // a duplicate if the previous unwind instructions if:
1384   // - Both are the special EXIDX_CANTUNWIND.
1385   // - Both are the same inline unwind instructions.
1386   // We do not attempt to follow and check links into .ARM.extab tables as
1387   // consecutive identical entries are rare and the effort to check that they
1388   // are identical is high.
1389
1390   for (const ExidxEntry Entry : Cur->getDataAs<ExidxEntry>())
1391     if (IsExtabRef(Entry.Unwind) || Entry.Unwind != PrevEntry.Unwind)
1392       return false;
1393   // All table entries in this .ARM.exidx Section can be merged into the
1394   // previous Section.
1395   return true;
1396 }
1397
1398 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::resolveShfLinkOrder() {
1399   for (OutputSection *Sec : OutputSections) {
1400     if (!(Sec->Flags & SHF_LINK_ORDER))
1401       continue;
1402
1403     // Link order may be distributed across several InputSectionDescriptions
1404     // but sort must consider them all at once.
1405     std::vector<InputSection **> ScriptSections;
1406     std::vector<InputSection *> Sections;
1407     for (BaseCommand *Base : Sec->SectionCommands) {
1408       if (auto *ISD = dyn_cast<InputSectionDescription>(Base)) {
1409         for (InputSection *&IS : ISD->Sections) {
1410           ScriptSections.push_back(&IS);
1411           Sections.push_back(IS);
1412         }
1413       }
1414     }
1415     std::stable_sort(Sections.begin(), Sections.end(), compareByFilePosition);
1416
1417     if (!Config->Relocatable && Config->EMachine == EM_ARM &&
1418         Sec->Type == SHT_ARM_EXIDX) {
1419
1420       if (auto *Sentinel = dyn_cast<ARMExidxSentinelSection>(Sections.back())) {
1421         assert(Sections.size() >= 2 &&
1422                "We should create a sentinel section only if there are "
1423                "alive regular exidx sections.");
1424         // The last executable section is required to fill the sentinel.
1425         // Remember it here so that we don't have to find it again.
1426         Sentinel->Highest = Sections[Sections.size() - 2]->getLinkOrderDep();
1427       }
1428
1429       if (Config->MergeArmExidx) {
1430         // The EHABI for the Arm Architecture permits consecutive identical
1431         // table entries to be merged. We use a simple implementation that
1432         // removes a .ARM.exidx Input Section if it can be merged into the
1433         // previous one. This does not require any rewriting of InputSection
1434         // contents but misses opportunities for fine grained deduplication
1435         // where only a subset of the InputSection contents can be merged.
1436         size_t Prev = 0;
1437         // The last one is a sentinel entry which should not be removed.
1438         for (size_t I = 1; I < Sections.size() - 1; ++I) {
1439           if (isDuplicateArmExidxSec(Sections[Prev], Sections[I]))
1440             Sections[I] = nullptr;
1441           else
1442             Prev = I;
1443         }
1444       }
1445     }
1446
1447     for (int I = 0, N = Sections.size(); I < N; ++I)
1448       *ScriptSections[I] = Sections[I];
1449
1450     // Remove the Sections we marked as duplicate earlier.
1451     for (BaseCommand *Base : Sec->SectionCommands)
1452       if (auto *ISD = dyn_cast<InputSectionDescription>(Base))
1453         llvm::erase_if(ISD->Sections, [](InputSection *IS) { return !IS; });
1454   }
1455 }
1456
1457 static void applySynthetic(const std::vector<SyntheticSection *> &Sections,
1458                            llvm::function_ref<void(SyntheticSection *)> Fn) {
1459   for (SyntheticSection *SS : Sections)
1460     if (SS && SS->getParent() && !SS->empty())
1461       Fn(SS);
1462 }
1463
1464 // In order to allow users to manipulate linker-synthesized sections,
1465 // we had to add synthetic sections to the input section list early,
1466 // even before we make decisions whether they are needed. This allows
1467 // users to write scripts like this: ".mygot : { .got }".
1468 //
1469 // Doing it has an unintended side effects. If it turns out that we
1470 // don't need a .got (for example) at all because there's no
1471 // relocation that needs a .got, we don't want to emit .got.
1472 //
1473 // To deal with the above problem, this function is called after
1474 // scanRelocations is called to remove synthetic sections that turn
1475 // out to be empty.
1476 static void removeUnusedSyntheticSections() {
1477   // All input synthetic sections that can be empty are placed after
1478   // all regular ones. We iterate over them all and exit at first
1479   // non-synthetic.
1480   for (InputSectionBase *S : llvm::reverse(InputSections)) {
1481     SyntheticSection *SS = dyn_cast<SyntheticSection>(S);
1482     if (!SS)
1483       return;
1484     OutputSection *OS = SS->getParent();
1485     if (!OS || !SS->empty())
1486       continue;
1487
1488     // If we reach here, then SS is an unused synthetic section and we want to
1489     // remove it from corresponding input section description of output section.
1490     for (BaseCommand *B : OS->SectionCommands)
1491       if (auto *ISD = dyn_cast<InputSectionDescription>(B))
1492         llvm::erase_if(ISD->Sections,
1493                        [=](InputSection *IS) { return IS == SS; });
1494   }
1495 }
1496
1497 // Returns true if a symbol can be replaced at load-time by a symbol
1498 // with the same name defined in other ELF executable or DSO.
1499 static bool computeIsPreemptible(const Symbol &B) {
1500   assert(!B.isLocal());
1501   // Only symbols that appear in dynsym can be preempted.
1502   if (!B.includeInDynsym())
1503     return false;
1504
1505   // Only default visibility symbols can be preempted.
1506   if (B.Visibility != STV_DEFAULT)
1507     return false;
1508
1509   // At this point copy relocations have not been created yet, so any
1510   // symbol that is not defined locally is preemptible.
1511   if (!B.isDefined())
1512     return true;
1513
1514   // If we have a dynamic list it specifies which local symbols are preemptible.
1515   if (Config->HasDynamicList)
1516     return false;
1517
1518   if (!Config->Shared)
1519     return false;
1520
1521   // -Bsymbolic means that definitions are not preempted.
1522   if (Config->Bsymbolic || (Config->BsymbolicFunctions && B.isFunc()))
1523     return false;
1524   return true;
1525 }
1526
1527 // Create output section objects and add them to OutputSections.
1528 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::finalizeSections() {
1529   Out::DebugInfo = findSection(".debug_info");
1530   Out::PreinitArray = findSection(".preinit_array");
1531   Out::InitArray = findSection(".init_array");
1532   Out::FiniArray = findSection(".fini_array");
1533
1534   // The linker needs to define SECNAME_start, SECNAME_end and SECNAME_stop
1535   // symbols for sections, so that the runtime can get the start and end
1536   // addresses of each section by section name. Add such symbols.
1537   if (!Config->Relocatable) {
1538     addStartEndSymbols();
1539     for (BaseCommand *Base : Script->SectionCommands)
1540       if (auto *Sec = dyn_cast<OutputSection>(Base))
1541         addStartStopSymbols(Sec);
1542   }
1543
1544   // Add _DYNAMIC symbol. Unlike GNU gold, our _DYNAMIC symbol has no type.
1545   // It should be okay as no one seems to care about the type.
1546   // Even the author of gold doesn't remember why gold behaves that way.
1547   // https://sourceware.org/ml/binutils/2002-03/msg00360.html
1548   if (InX::DynSymTab)
1549     Symtab->addRegular("_DYNAMIC", STV_HIDDEN, STT_NOTYPE, 0 /*Value*/,
1550                        /*Size=*/0, STB_WEAK, InX::Dynamic,
1551                        /*File=*/nullptr);
1552
1553   // Define __rel[a]_iplt_{start,end} symbols if needed.
1554   addRelIpltSymbols();
1555
1556   // This responsible for splitting up .eh_frame section into
1557   // pieces. The relocation scan uses those pieces, so this has to be
1558   // earlier.
1559   applySynthetic({InX::EhFrame},
1560                  [](SyntheticSection *SS) { SS->finalizeContents(); });
1561
1562   for (Symbol *S : Symtab->getSymbols())
1563     S->IsPreemptible |= computeIsPreemptible(*S);
1564
1565   // Scan relocations. This must be done after every symbol is declared so that
1566   // we can correctly decide if a dynamic relocation is needed.
1567   if (!Config->Relocatable)
1568     forEachRelSec(scanRelocations<ELFT>);
1569
1570   if (InX::Plt && !InX::Plt->empty())
1571     InX::Plt->addSymbols();
1572   if (InX::Iplt && !InX::Iplt->empty())
1573     InX::Iplt->addSymbols();
1574
1575   // Now that we have defined all possible global symbols including linker-
1576   // synthesized ones. Visit all symbols to give the finishing touches.
1577   for (Symbol *Sym : Symtab->getSymbols()) {
1578     if (!includeInSymtab(*Sym))
1579       continue;
1580     if (InX::SymTab)
1581       InX::SymTab->addSymbol(Sym);
1582
1583     if (InX::DynSymTab && Sym->includeInDynsym()) {
1584       InX::DynSymTab->addSymbol(Sym);
1585       if (auto *File = dyn_cast_or_null<SharedFile<ELFT>>(Sym->File))
1586         if (File->IsNeeded && !Sym->isUndefined())
1587           In<ELFT>::VerNeed->addSymbol(Sym);
1588     }
1589   }
1590
1591   // Do not proceed if there was an undefined symbol.
1592   if (errorCount())
1593     return;
1594
1595   if (InX::MipsGot)
1596     InX::MipsGot->build<ELFT>();
1597
1598   removeUnusedSyntheticSections();
1599
1600   sortSections();
1601
1602   // Now that we have the final list, create a list of all the
1603   // OutputSections for convenience.
1604   for (BaseCommand *Base : Script->SectionCommands)
1605     if (auto *Sec = dyn_cast<OutputSection>(Base))
1606       OutputSections.push_back(Sec);
1607
1608   // Prefer command line supplied address over other constraints.
1609   for (OutputSection *Sec : OutputSections) {
1610     auto I = Config->SectionStartMap.find(Sec->Name);
1611     if (I != Config->SectionStartMap.end())
1612       Sec->AddrExpr = [=] { return I->second; };
1613   }
1614
1615   // This is a bit of a hack. A value of 0 means undef, so we set it
1616   // to 1 to make __ehdr_start defined. The section number is not
1617   // particularly relevant.
1618   Out::ElfHeader->SectionIndex = 1;
1619
1620   unsigned I = 1;
1621   for (OutputSection *Sec : OutputSections) {
1622     Sec->SectionIndex = I++;
1623     Sec->ShName = InX::ShStrTab->addString(Sec->Name);
1624   }
1625
1626   // Binary and relocatable output does not have PHDRS.
1627   // The headers have to be created before finalize as that can influence the
1628   // image base and the dynamic section on mips includes the image base.
1629   if (!Config->Relocatable && !Config->OFormatBinary) {
1630     Phdrs = Script->hasPhdrsCommands() ? Script->createPhdrs() : createPhdrs();
1631     addPtArmExid(Phdrs);
1632     Out::ProgramHeaders->Size = sizeof(Elf_Phdr) * Phdrs.size();
1633   }
1634
1635   // Some symbols are defined in term of program headers. Now that we
1636   // have the headers, we can find out which sections they point to.
1637   setReservedSymbolSections();
1638
1639   // Dynamic section must be the last one in this list and dynamic
1640   // symbol table section (DynSymTab) must be the first one.
1641   applySynthetic(
1642       {InX::DynSymTab,   InX::Bss,         InX::BssRelRo,     InX::GnuHashTab,
1643        InX::HashTab,     InX::SymTab,      InX::ShStrTab,     InX::StrTab,
1644        In<ELFT>::VerDef, InX::DynStrTab,   InX::Got,          InX::MipsGot,
1645        InX::IgotPlt,     InX::GotPlt,      InX::RelaDyn,      InX::RelrDyn,
1646        InX::RelaIplt,    InX::RelaPlt,     InX::Plt,          InX::Iplt,
1647        InX::EhFrameHdr,  In<ELFT>::VerSym, In<ELFT>::VerNeed, InX::Dynamic},
1648       [](SyntheticSection *SS) { SS->finalizeContents(); });
1649
1650   if (!Script->HasSectionsCommand && !Config->Relocatable)
1651     fixSectionAlignments();
1652
1653   // After link order processing .ARM.exidx sections can be deduplicated, which
1654   // needs to be resolved before any other address dependent operation.
1655   resolveShfLinkOrder();
1656
1657   // Some architectures need to generate content that depends on the address
1658   // of InputSections. For example some architectures use small displacements
1659   // for jump instructions that is the linker's responsibility for creating
1660   // range extension thunks for. As the generation of the content may also
1661   // alter InputSection addresses we must converge to a fixed point.
1662   if (Target->NeedsThunks || Config->AndroidPackDynRelocs ||
1663       Config->RelrPackDynRelocs) {
1664     ThunkCreator TC;
1665     AArch64Err843419Patcher A64P;
1666     bool Changed;
1667     do {
1668       Script->assignAddresses();
1669       Changed = false;
1670       if (Target->NeedsThunks)
1671         Changed |= TC.createThunks(OutputSections);
1672       if (Config->FixCortexA53Errata843419) {
1673         if (Changed)
1674           Script->assignAddresses();
1675         Changed |= A64P.createFixes();
1676       }
1677       if (InX::MipsGot)
1678         InX::MipsGot->updateAllocSize();
1679       Changed |= InX::RelaDyn->updateAllocSize();
1680       if (InX::RelrDyn)
1681         Changed |= InX::RelrDyn->updateAllocSize();
1682     } while (Changed);
1683   }
1684
1685   // createThunks may have added local symbols to the static symbol table
1686   applySynthetic({InX::SymTab},
1687                  [](SyntheticSection *SS) { SS->postThunkContents(); });
1688
1689   // Fill other section headers. The dynamic table is finalized
1690   // at the end because some tags like RELSZ depend on result
1691   // of finalizing other sections.
1692   for (OutputSection *Sec : OutputSections)
1693     Sec->finalize<ELFT>();
1694 }
1695
1696 // The linker is expected to define SECNAME_start and SECNAME_end
1697 // symbols for a few sections. This function defines them.
1698 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::addStartEndSymbols() {
1699   // If a section does not exist, there's ambiguity as to how we
1700   // define _start and _end symbols for an init/fini section. Since
1701   // the loader assume that the symbols are always defined, we need to
1702   // always define them. But what value? The loader iterates over all
1703   // pointers between _start and _end to run global ctors/dtors, so if
1704   // the section is empty, their symbol values don't actually matter
1705   // as long as _start and _end point to the same location.
1706   //
1707   // That said, we don't want to set the symbols to 0 (which is
1708   // probably the simplest value) because that could cause some
1709   // program to fail to link due to relocation overflow, if their
1710   // program text is above 2 GiB. We use the address of the .text
1711   // section instead to prevent that failure.
1712   OutputSection *Default = findSection(".text");
1713   if (!Default)
1714     Default = Out::ElfHeader;
1715   auto Define = [=](StringRef Start, StringRef End, OutputSection *OS) {
1716     if (OS) {
1717       addOptionalRegular(Start, OS, 0);
1718       addOptionalRegular(End, OS, -1);
1719     } else {
1720       addOptionalRegular(Start, Default, 0);
1721       addOptionalRegular(End, Default, 0);
1722     }
1723   };
1724
1725   Define("__preinit_array_start", "__preinit_array_end", Out::PreinitArray);
1726   Define("__init_array_start", "__init_array_end", Out::InitArray);
1727   Define("__fini_array_start", "__fini_array_end", Out::FiniArray);
1728
1729   if (OutputSection *Sec = findSection(".ARM.exidx"))
1730     Define("__exidx_start", "__exidx_end", Sec);
1731 }
1732
1733 // If a section name is valid as a C identifier (which is rare because of
1734 // the leading '.'), linkers are expected to define __start_<secname> and
1735 // __stop_<secname> symbols. They are at beginning and end of the section,
1736 // respectively. This is not requested by the ELF standard, but GNU ld and
1737 // gold provide the feature, and used by many programs.
1738 template <class ELFT>
1739 void Writer<ELFT>::addStartStopSymbols(OutputSection *Sec) {
1740   StringRef S = Sec->Name;
1741   if (!isValidCIdentifier(S))
1742     return;
1743   addOptionalRegular(Saver.save("__start_" + S), Sec, 0, STV_PROTECTED);
1744   addOptionalRegular(Saver.save("__stop_" + S), Sec, -1, STV_PROTECTED);
1745 }
1746
1747 static bool needsPtLoad(OutputSection *Sec) {
1748   if (!(Sec->Flags & SHF_ALLOC) || Sec->Noload)
1749     return false;
1750
1751   // Don't allocate VA space for TLS NOBITS sections. The PT_TLS PHDR is
1752   // responsible for allocating space for them, not the PT_LOAD that
1753   // contains the TLS initialization image.
1754   if (Sec->Flags & SHF_TLS && Sec->Type == SHT_NOBITS)
1755     return false;
1756   return true;
1757 }
1758
1759 // Linker scripts are responsible for aligning addresses. Unfortunately, most
1760 // linker scripts are designed for creating two PT_LOADs only, one RX and one
1761 // RW. This means that there is no alignment in the RO to RX transition and we
1762 // cannot create a PT_LOAD there.
1763 static uint64_t computeFlags(uint64_t Flags) {
1764   if (Config->Omagic)
1765     return PF_R | PF_W | PF_X;
1766   if (Config->SingleRoRx && !(Flags & PF_W))
1767     return Flags | PF_X;
1768   return Flags;
1769 }
1770
1771 // Decide which program headers to create and which sections to include in each
1772 // one.
1773 template <class ELFT> std::vector<PhdrEntry *> Writer<ELFT>::createPhdrs() {
1774   std::vector<PhdrEntry *> Ret;
1775   auto AddHdr = [&](unsigned Type, unsigned Flags) -> PhdrEntry * {
1776     Ret.push_back(make<PhdrEntry>(Type, Flags));
1777     return Ret.back();
1778   };
1779
1780   // The first phdr entry is PT_PHDR which describes the program header itself.
1781   AddHdr(PT_PHDR, PF_R)->add(Out::ProgramHeaders);
1782
1783   // PT_INTERP must be the second entry if exists.
1784   if (OutputSection *Cmd = findSection(".interp"))
1785     AddHdr(PT_INTERP, Cmd->getPhdrFlags())->add(Cmd);
1786
1787   // Add the first PT_LOAD segment for regular output sections.
1788   uint64_t Flags = computeFlags(PF_R);
1789   PhdrEntry *Load = AddHdr(PT_LOAD, Flags);
1790
1791   // Add the headers. We will remove them if they don't fit.
1792   Load->add(Out::ElfHeader);
1793   Load->add(Out::ProgramHeaders);
1794
1795   for (OutputSection *Sec : OutputSections) {
1796     if (!(Sec->Flags & SHF_ALLOC))
1797       break;
1798     if (!needsPtLoad(Sec))
1799       continue;
1800
1801     // Segments are contiguous memory regions that has the same attributes
1802     // (e.g. executable or writable). There is one phdr for each segment.
1803     // Therefore, we need to create a new phdr when the next section has
1804     // different flags or is loaded at a discontiguous address using AT linker
1805     // script command. At the same time, we don't want to create a separate
1806     // load segment for the headers, even if the first output section has
1807     // an AT attribute.
1808     uint64_t NewFlags = computeFlags(Sec->getPhdrFlags());
1809     if ((Sec->LMAExpr && Load->LastSec != Out::ProgramHeaders) ||
1810         Sec->MemRegion != Load->FirstSec->MemRegion || Flags != NewFlags) {
1811
1812       Load = AddHdr(PT_LOAD, NewFlags);
1813       Flags = NewFlags;
1814     }
1815
1816     Load->add(Sec);
1817   }
1818
1819   // Add a TLS segment if any.
1820   PhdrEntry *TlsHdr = make<PhdrEntry>(PT_TLS, PF_R);
1821   for (OutputSection *Sec : OutputSections)
1822     if (Sec->Flags & SHF_TLS)
1823       TlsHdr->add(Sec);
1824   if (TlsHdr->FirstSec)
1825     Ret.push_back(TlsHdr);
1826
1827   // Add an entry for .dynamic.
1828   if (InX::DynSymTab)
1829     AddHdr(PT_DYNAMIC, InX::Dynamic->getParent()->getPhdrFlags())
1830         ->add(InX::Dynamic->getParent());
1831
1832   // PT_GNU_RELRO includes all sections that should be marked as
1833   // read-only by dynamic linker after proccessing relocations.
1834   // Current dynamic loaders only support one PT_GNU_RELRO PHDR, give
1835   // an error message if more than one PT_GNU_RELRO PHDR is required.
1836   PhdrEntry *RelRo = make<PhdrEntry>(PT_GNU_RELRO, PF_R);
1837   bool InRelroPhdr = false;
1838   bool IsRelroFinished = false;
1839   for (OutputSection *Sec : OutputSections) {
1840     if (!needsPtLoad(Sec))
1841       continue;
1842     if (isRelroSection(Sec)) {
1843       InRelroPhdr = true;
1844       if (!IsRelroFinished)
1845         RelRo->add(Sec);
1846       else
1847         error("section: " + Sec->Name + " is not contiguous with other relro" +
1848               " sections");
1849     } else if (InRelroPhdr) {
1850       InRelroPhdr = false;
1851       IsRelroFinished = true;
1852     }
1853   }
1854   if (RelRo->FirstSec)
1855     Ret.push_back(RelRo);
1856
1857   // PT_GNU_EH_FRAME is a special section pointing on .eh_frame_hdr.
1858   if (!InX::EhFrame->empty() && InX::EhFrameHdr && InX::EhFrame->getParent() &&
1859       InX::EhFrameHdr->getParent())
1860     AddHdr(PT_GNU_EH_FRAME, InX::EhFrameHdr->getParent()->getPhdrFlags())
1861         ->add(InX::EhFrameHdr->getParent());
1862
1863   // PT_OPENBSD_RANDOMIZE is an OpenBSD-specific feature. That makes
1864   // the dynamic linker fill the segment with random data.
1865   if (OutputSection *Cmd = findSection(".openbsd.randomdata"))
1866     AddHdr(PT_OPENBSD_RANDOMIZE, Cmd->getPhdrFlags())->add(Cmd);
1867
1868   // PT_GNU_STACK is a special section to tell the loader to make the
1869   // pages for the stack non-executable. If you really want an executable
1870   // stack, you can pass -z execstack, but that's not recommended for
1871   // security reasons.
1872   unsigned Perm = PF_R | PF_W;
1873   if (Config->ZExecstack)
1874     Perm |= PF_X;
1875   AddHdr(PT_GNU_STACK, Perm)->p_memsz = Config->ZStackSize;
1876
1877   // PT_OPENBSD_WXNEEDED is a OpenBSD-specific header to mark the executable
1878   // is expected to perform W^X violations, such as calling mprotect(2) or
1879   // mmap(2) with PROT_WRITE | PROT_EXEC, which is prohibited by default on
1880   // OpenBSD.
1881   if (Config->ZWxneeded)
1882     AddHdr(PT_OPENBSD_WXNEEDED, PF_X);
1883
1884   // Create one PT_NOTE per a group of contiguous .note sections.
1885   PhdrEntry *Note = nullptr;
1886   for (OutputSection *Sec : OutputSections) {
1887     if (Sec->Type == SHT_NOTE && (Sec->Flags & SHF_ALLOC)) {
1888       if (!Note || Sec->LMAExpr)
1889         Note = AddHdr(PT_NOTE, PF_R);
1890       Note->add(Sec);
1891     } else {
1892       Note = nullptr;
1893     }
1894   }
1895   return Ret;
1896 }
1897
1898 template <class ELFT>
1899 void Writer<ELFT>::addPtArmExid(std::vector<PhdrEntry *> &Phdrs) {
1900   if (Config->EMachine != EM_ARM)
1901     return;
1902   auto I = llvm::find_if(OutputSections, [](OutputSection *Cmd) {
1903     return Cmd->Type == SHT_ARM_EXIDX;
1904   });
1905   if (I == OutputSections.end())
1906     return;
1907
1908   // PT_ARM_EXIDX is the ARM EHABI equivalent of PT_GNU_EH_FRAME
1909   PhdrEntry *ARMExidx = make<PhdrEntry>(PT_ARM_EXIDX, PF_R);
1910   ARMExidx->add(*I);
1911   Phdrs.push_back(ARMExidx);
1912 }
1913
1914 // The first section of each PT_LOAD, the first section in PT_GNU_RELRO and the
1915 // first section after PT_GNU_RELRO have to be page aligned so that the dynamic
1916 // linker can set the permissions.
1917 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::fixSectionAlignments() {
1918   auto PageAlign = [](OutputSection *Cmd) {
1919     if (Cmd && !Cmd->AddrExpr)
1920       Cmd->AddrExpr = [=] {
1921         return alignTo(Script->getDot(), Config->MaxPageSize);
1922       };
1923   };
1924
1925   for (const PhdrEntry *P : Phdrs)
1926     if (P->p_type == PT_LOAD && P->FirstSec)
1927       PageAlign(P->FirstSec);
1928
1929   for (const PhdrEntry *P : Phdrs) {
1930     if (P->p_type != PT_GNU_RELRO)
1931       continue;
1932     if (P->FirstSec)
1933       PageAlign(P->FirstSec);
1934     // Find the first section after PT_GNU_RELRO. If it is in a PT_LOAD we
1935     // have to align it to a page.
1936     auto End = OutputSections.end();
1937     auto I = std::find(OutputSections.begin(), End, P->LastSec);
1938     if (I == End || (I + 1) == End)
1939       continue;
1940     OutputSection *Cmd = (*(I + 1));
1941     if (needsPtLoad(Cmd))
1942       PageAlign(Cmd);
1943   }
1944 }
1945
1946 // Adjusts the file alignment for a given output section and returns
1947 // its new file offset. The file offset must be the same with its
1948 // virtual address (modulo the page size) so that the loader can load
1949 // executables without any address adjustment.
1950 static uint64_t getFileAlignment(uint64_t Off, OutputSection *Cmd) {
1951   OutputSection *First = Cmd->PtLoad ? Cmd->PtLoad->FirstSec : nullptr;
1952   // The first section in a PT_LOAD has to have congruent offset and address
1953   // module the page size.
1954   if (Cmd == First)
1955     return alignTo(Off, std::max<uint64_t>(Cmd->Alignment, Config->MaxPageSize),
1956                    Cmd->Addr);
1957
1958   // For SHT_NOBITS we don't want the alignment of the section to impact the
1959   // offset of the sections that follow. Since nothing seems to care about the
1960   // sh_offset of the SHT_NOBITS section itself, just ignore it.
1961   if (Cmd->Type == SHT_NOBITS)
1962     return Off;
1963
1964   // If the section is not in a PT_LOAD, we just have to align it.
1965   if (!Cmd->PtLoad)
1966     return alignTo(Off, Cmd->Alignment);
1967
1968   // If two sections share the same PT_LOAD the file offset is calculated
1969   // using this formula: Off2 = Off1 + (VA2 - VA1).
1970   return First->Offset + Cmd->Addr - First->Addr;
1971 }
1972
1973 static uint64_t setOffset(OutputSection *Cmd, uint64_t Off) {
1974   Off = getFileAlignment(Off, Cmd);
1975   Cmd->Offset = Off;
1976
1977   // For SHT_NOBITS we should not count the size.
1978   if (Cmd->Type == SHT_NOBITS)
1979     return Off;
1980
1981   return Off + Cmd->Size;
1982 }
1983
1984 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::assignFileOffsetsBinary() {
1985   uint64_t Off = 0;
1986   for (OutputSection *Sec : OutputSections)
1987     if (Sec->Flags & SHF_ALLOC)
1988       Off = setOffset(Sec, Off);
1989   FileSize = alignTo(Off, Config->Wordsize);
1990 }
1991
1992 static std::string rangeToString(uint64_t Addr, uint64_t Len) {
1993   if (Len == 0)
1994     return "<empty range at 0x" + utohexstr(Addr) + ">";
1995   return "[0x" + utohexstr(Addr) + ", 0x" + utohexstr(Addr + Len - 1) + "]";
1996 }
1997
1998 // Assign file offsets to output sections.
1999 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::assignFileOffsets() {
2000   uint64_t Off = 0;
2001   Off = setOffset(Out::ElfHeader, Off);
2002   Off = setOffset(Out::ProgramHeaders, Off);
2003
2004   PhdrEntry *LastRX = nullptr;
2005   for (PhdrEntry *P : Phdrs)
2006     if (P->p_type == PT_LOAD && (P->p_flags & PF_X))
2007       LastRX = P;
2008
2009   for (OutputSection *Sec : OutputSections) {
2010     Off = setOffset(Sec, Off);
2011     if (Script->HasSectionsCommand)
2012       continue;
2013     // If this is a last section of the last executable segment and that
2014     // segment is the last loadable segment, align the offset of the
2015     // following section to avoid loading non-segments parts of the file.
2016     if (LastRX && LastRX->LastSec == Sec)
2017       Off = alignTo(Off, Target->PageSize);
2018   }
2019
2020   SectionHeaderOff = alignTo(Off, Config->Wordsize);
2021   FileSize = SectionHeaderOff + (OutputSections.size() + 1) * sizeof(Elf_Shdr);
2022
2023   // Our logic assumes that sections have rising VA within the same segment.
2024   // With use of linker scripts it is possible to violate this rule and get file
2025   // offset overlaps or overflows. That should never happen with a valid script
2026   // which does not move the location counter backwards and usually scripts do
2027   // not do that. Unfortunately, there are apps in the wild, for example, Linux
2028   // kernel, which control segment distribution explicitly and move the counter
2029   // backwards, so we have to allow doing that to support linking them. We
2030   // perform non-critical checks for overlaps in checkSectionOverlap(), but here
2031   // we want to prevent file size overflows because it would crash the linker.
2032   for (OutputSection *Sec : OutputSections) {
2033     if (Sec->Type == SHT_NOBITS)
2034       continue;
2035     if ((Sec->Offset > FileSize) || (Sec->Offset + Sec->Size > FileSize))
2036       error("unable to place section " + Sec->Name + " at file offset " +
2037             rangeToString(Sec->Offset, Sec->Offset + Sec->Size) +
2038             "; check your linker script for overflows");
2039   }
2040 }
2041
2042 // Finalize the program headers. We call this function after we assign
2043 // file offsets and VAs to all sections.
2044 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::setPhdrs() {
2045   for (PhdrEntry *P : Phdrs) {
2046     OutputSection *First = P->FirstSec;
2047     OutputSection *Last = P->LastSec;
2048     if (First) {
2049       P->p_filesz = Last->Offset - First->Offset;
2050       if (Last->Type != SHT_NOBITS)
2051         P->p_filesz += Last->Size;
2052       P->p_memsz = Last->Addr + Last->Size - First->Addr;
2053       P->p_offset = First->Offset;
2054       P->p_vaddr = First->Addr;
2055       if (!P->HasLMA)
2056         P->p_paddr = First->getLMA();
2057     }
2058     if (P->p_type == PT_LOAD)
2059       P->p_align = std::max<uint64_t>(P->p_align, Config->MaxPageSize);
2060     else if (P->p_type == PT_GNU_RELRO) {
2061       P->p_align = 1;
2062       // The glibc dynamic loader rounds the size down, so we need to round up
2063       // to protect the last page. This is a no-op on FreeBSD which always
2064       // rounds up.
2065       P->p_memsz = alignTo(P->p_memsz, Target->PageSize);
2066     }
2067
2068     // The TLS pointer goes after PT_TLS. At least glibc will align it,
2069     // so round up the size to make sure the offsets are correct.
2070     if (P->p_type == PT_TLS) {
2071       Out::TlsPhdr = P;
2072       if (P->p_memsz)
2073         P->p_memsz = alignTo(P->p_memsz, P->p_align);
2074     }
2075   }
2076 }
2077
2078 // A helper struct for checkSectionOverlap.
2079 namespace {
2080 struct SectionOffset {
2081   OutputSection *Sec;
2082   uint64_t Offset;
2083 };
2084 } // namespace
2085
2086 // Check whether sections overlap for a specific address range (file offsets,
2087 // load and virtual adresses).
2088 static void checkOverlap(StringRef Name, std::vector<SectionOffset> &Sections,
2089                          bool IsVirtualAddr) {
2090   llvm::sort(Sections.begin(), Sections.end(),
2091              [=](const SectionOffset &A, const SectionOffset &B) {
2092                return A.Offset < B.Offset;
2093              });
2094
2095   // Finding overlap is easy given a vector is sorted by start position.
2096   // If an element starts before the end of the previous element, they overlap.
2097   for (size_t I = 1, End = Sections.size(); I < End; ++I) {
2098     SectionOffset A = Sections[I - 1];
2099     SectionOffset B = Sections[I];
2100     if (B.Offset >= A.Offset + A.Sec->Size)
2101       continue;
2102
2103     // If both sections are in OVERLAY we allow the overlapping of virtual
2104     // addresses, because it is what OVERLAY was designed for.
2105     if (IsVirtualAddr && A.Sec->InOverlay && B.Sec->InOverlay)
2106       continue;
2107
2108     errorOrWarn("section " + A.Sec->Name + " " + Name +
2109                 " range overlaps with " + B.Sec->Name + "\n>>> " + A.Sec->Name +
2110                 " range is " + rangeToString(A.Offset, A.Sec->Size) + "\n>>> " +
2111                 B.Sec->Name + " range is " +
2112                 rangeToString(B.Offset, B.Sec->Size));
2113   }
2114 }
2115
2116 // Check for overlapping sections and address overflows.
2117 //
2118 // In this function we check that none of the output sections have overlapping
2119 // file offsets. For SHF_ALLOC sections we also check that the load address
2120 // ranges and the virtual address ranges don't overlap
2121 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::checkSections() {
2122   // First, check that section's VAs fit in available address space for target.
2123   for (OutputSection *OS : OutputSections)
2124     if ((OS->Addr + OS->Size < OS->Addr) ||
2125         (!ELFT::Is64Bits && OS->Addr + OS->Size > UINT32_MAX))
2126       errorOrWarn("section " + OS->Name + " at 0x" + utohexstr(OS->Addr) +
2127                   " of size 0x" + utohexstr(OS->Size) +
2128                   " exceeds available address space");
2129
2130   // Check for overlapping file offsets. In this case we need to skip any
2131   // section marked as SHT_NOBITS. These sections don't actually occupy space in
2132   // the file so Sec->Offset + Sec->Size can overlap with others. If --oformat
2133   // binary is specified only add SHF_ALLOC sections are added to the output
2134   // file so we skip any non-allocated sections in that case.
2135   std::vector<SectionOffset> FileOffs;
2136   for (OutputSection *Sec : OutputSections)
2137     if (0 < Sec->Size && Sec->Type != SHT_NOBITS &&
2138         (!Config->OFormatBinary || (Sec->Flags & SHF_ALLOC)))
2139       FileOffs.push_back({Sec, Sec->Offset});
2140   checkOverlap("file", FileOffs, false);
2141
2142   // When linking with -r there is no need to check for overlapping virtual/load
2143   // addresses since those addresses will only be assigned when the final
2144   // executable/shared object is created.
2145   if (Config->Relocatable)
2146     return;
2147
2148   // Checking for overlapping virtual and load addresses only needs to take
2149   // into account SHF_ALLOC sections since others will not be loaded.
2150   // Furthermore, we also need to skip SHF_TLS sections since these will be
2151   // mapped to other addresses at runtime and can therefore have overlapping
2152   // ranges in the file.
2153   std::vector<SectionOffset> VMAs;
2154   for (OutputSection *Sec : OutputSections)
2155     if (0 < Sec->Size && (Sec->Flags & SHF_ALLOC) && !(Sec->Flags & SHF_TLS))
2156       VMAs.push_back({Sec, Sec->Addr});
2157   checkOverlap("virtual address", VMAs, true);
2158
2159   // Finally, check that the load addresses don't overlap. This will usually be
2160   // the same as the virtual addresses but can be different when using a linker
2161   // script with AT().
2162   std::vector<SectionOffset> LMAs;
2163   for (OutputSection *Sec : OutputSections)
2164     if (0 < Sec->Size && (Sec->Flags & SHF_ALLOC) && !(Sec->Flags & SHF_TLS))
2165       LMAs.push_back({Sec, Sec->getLMA()});
2166   checkOverlap("load address", LMAs, false);
2167 }
2168
2169 // The entry point address is chosen in the following ways.
2170 //
2171 // 1. the '-e' entry command-line option;
2172 // 2. the ENTRY(symbol) command in a linker control script;
2173 // 3. the value of the symbol _start, if present;
2174 // 4. the number represented by the entry symbol, if it is a number;
2175 // 5. the address of the first byte of the .text section, if present;
2176 // 6. the address 0.
2177 template <class ELFT> uint64_t Writer<ELFT>::getEntryAddr() {
2178   // Case 1, 2 or 3
2179   if (Symbol *B = Symtab->find(Config->Entry))
2180     return B->getVA();
2181
2182   // Case 4
2183   uint64_t Addr;
2184   if (to_integer(Config->Entry, Addr))
2185     return Addr;
2186
2187   // Case 5
2188   if (OutputSection *Sec = findSection(".text")) {
2189     if (Config->WarnMissingEntry)
2190       warn("cannot find entry symbol " + Config->Entry + "; defaulting to 0x" +
2191            utohexstr(Sec->Addr));
2192     return Sec->Addr;
2193   }
2194
2195   // Case 6
2196   if (Config->WarnMissingEntry)
2197     warn("cannot find entry symbol " + Config->Entry +
2198          "; not setting start address");
2199   return 0;
2200 }
2201
2202 static uint16_t getELFType() {
2203   if (Config->Pic)
2204     return ET_DYN;
2205   if (Config->Relocatable)
2206     return ET_REL;
2207   return ET_EXEC;
2208 }
2209
2210 static uint8_t getAbiVersion() {
2211   // MIPS non-PIC executable gets ABI version 1.
2212   if (Config->EMachine == EM_MIPS && getELFType() == ET_EXEC &&
2213       (Config->EFlags & (EF_MIPS_PIC | EF_MIPS_CPIC)) == EF_MIPS_CPIC)
2214     return 1;
2215   return 0;
2216 }
2217
2218 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::writeHeader() {
2219   uint8_t *Buf = Buffer->getBufferStart();
2220   // For executable segments, the trap instructions are written before writing
2221   // the header. Setting Elf header bytes to zero ensures that any unused bytes
2222   // in header are zero-cleared, instead of having trap instructions.
2223   memset(Buf, 0, sizeof(Elf_Ehdr));
2224   memcpy(Buf, "\177ELF", 4);
2225
2226   // Write the ELF header.
2227   auto *EHdr = reinterpret_cast<Elf_Ehdr *>(Buf);
2228   EHdr->e_ident[EI_CLASS] = Config->Is64 ? ELFCLASS64 : ELFCLASS32;
2229   EHdr->e_ident[EI_DATA] = Config->IsLE ? ELFDATA2LSB : ELFDATA2MSB;
2230   EHdr->e_ident[EI_VERSION] = EV_CURRENT;
2231   EHdr->e_ident[EI_OSABI] = Config->OSABI;
2232   EHdr->e_ident[EI_ABIVERSION] = getAbiVersion();
2233   EHdr->e_type = getELFType();
2234   EHdr->e_machine = Config->EMachine;
2235   EHdr->e_version = EV_CURRENT;
2236   EHdr->e_entry = getEntryAddr();
2237   EHdr->e_shoff = SectionHeaderOff;
2238   EHdr->e_flags = Config->EFlags;
2239   EHdr->e_ehsize = sizeof(Elf_Ehdr);
2240   EHdr->e_phnum = Phdrs.size();
2241   EHdr->e_shentsize = sizeof(Elf_Shdr);
2242
2243   if (!Config->Relocatable) {
2244     EHdr->e_phoff = sizeof(Elf_Ehdr);
2245     EHdr->e_phentsize = sizeof(Elf_Phdr);
2246   }
2247
2248   // Write the program header table.
2249   auto *HBuf = reinterpret_cast<Elf_Phdr *>(Buf + EHdr->e_phoff);
2250   for (PhdrEntry *P : Phdrs) {
2251     HBuf->p_type = P->p_type;
2252     HBuf->p_flags = P->p_flags;
2253     HBuf->p_offset = P->p_offset;
2254     HBuf->p_vaddr = P->p_vaddr;
2255     HBuf->p_paddr = P->p_paddr;
2256     HBuf->p_filesz = P->p_filesz;
2257     HBuf->p_memsz = P->p_memsz;
2258     HBuf->p_align = P->p_align;
2259     ++HBuf;
2260   }
2261
2262   // Write the section header table.
2263   //
2264   // The ELF header can only store numbers up to SHN_LORESERVE in the e_shnum
2265   // and e_shstrndx fields. When the value of one of these fields exceeds
2266   // SHN_LORESERVE ELF requires us to put sentinel values in the ELF header and
2267   // use fields in the section header at index 0 to store
2268   // the value. The sentinel values and fields are:
2269   // e_shnum = 0, SHdrs[0].sh_size = number of sections.
2270   // e_shstrndx = SHN_XINDEX, SHdrs[0].sh_link = .shstrtab section index.
2271   auto *SHdrs = reinterpret_cast<Elf_Shdr *>(Buf + EHdr->e_shoff);
2272   size_t Num = OutputSections.size() + 1;
2273   if (Num >= SHN_LORESERVE)
2274     SHdrs->sh_size = Num;
2275   else
2276     EHdr->e_shnum = Num;
2277
2278   uint32_t StrTabIndex = InX::ShStrTab->getParent()->SectionIndex;
2279   if (StrTabIndex >= SHN_LORESERVE) {
2280     SHdrs->sh_link = StrTabIndex;
2281     EHdr->e_shstrndx = SHN_XINDEX;
2282   } else {
2283     EHdr->e_shstrndx = StrTabIndex;
2284   }
2285
2286   for (OutputSection *Sec : OutputSections)
2287     Sec->writeHeaderTo<ELFT>(++SHdrs);
2288 }
2289
2290 // Open a result file.
2291 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::openFile() {
2292   if (!Config->Is64 && FileSize > UINT32_MAX) {
2293     error("output file too large: " + Twine(FileSize) + " bytes");
2294     return;
2295   }
2296
2297   unlinkAsync(Config->OutputFile);
2298   unsigned Flags = 0;
2299   if (!Config->Relocatable)
2300     Flags = FileOutputBuffer::F_executable;
2301   Expected<std::unique_ptr<FileOutputBuffer>> BufferOrErr =
2302       FileOutputBuffer::create(Config->OutputFile, FileSize, Flags);
2303
2304   if (!BufferOrErr)
2305     error("failed to open " + Config->OutputFile + ": " +
2306           llvm::toString(BufferOrErr.takeError()));
2307   else
2308     Buffer = std::move(*BufferOrErr);
2309 }
2310
2311 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::writeSectionsBinary() {
2312   uint8_t *Buf = Buffer->getBufferStart();
2313   for (OutputSection *Sec : OutputSections)
2314     if (Sec->Flags & SHF_ALLOC)
2315       Sec->writeTo<ELFT>(Buf + Sec->Offset);
2316 }
2317
2318 static void fillTrap(uint8_t *I, uint8_t *End) {
2319   for (; I + 4 <= End; I += 4)
2320     memcpy(I, &Target->TrapInstr, 4);
2321 }
2322
2323 // Fill the last page of executable segments with trap instructions
2324 // instead of leaving them as zero. Even though it is not required by any
2325 // standard, it is in general a good thing to do for security reasons.
2326 //
2327 // We'll leave other pages in segments as-is because the rest will be
2328 // overwritten by output sections.
2329 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::writeTrapInstr() {
2330   if (Script->HasSectionsCommand)
2331     return;
2332
2333   // Fill the last page.
2334   uint8_t *Buf = Buffer->getBufferStart();
2335   for (PhdrEntry *P : Phdrs)
2336     if (P->p_type == PT_LOAD && (P->p_flags & PF_X))
2337       fillTrap(Buf + alignDown(P->p_offset + P->p_filesz, Target->PageSize),
2338                Buf + alignTo(P->p_offset + P->p_filesz, Target->PageSize));
2339
2340   // Round up the file size of the last segment to the page boundary iff it is
2341   // an executable segment to ensure that other tools don't accidentally
2342   // trim the instruction padding (e.g. when stripping the file).
2343   PhdrEntry *Last = nullptr;
2344   for (PhdrEntry *P : Phdrs)
2345     if (P->p_type == PT_LOAD)
2346       Last = P;
2347
2348   if (Last && (Last->p_flags & PF_X))
2349     Last->p_memsz = Last->p_filesz = alignTo(Last->p_filesz, Target->PageSize);
2350 }
2351
2352 // Write section contents to a mmap'ed file.
2353 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::writeSections() {
2354   uint8_t *Buf = Buffer->getBufferStart();
2355
2356   OutputSection *EhFrameHdr = nullptr;
2357   if (InX::EhFrameHdr && !InX::EhFrameHdr->empty())
2358     EhFrameHdr = InX::EhFrameHdr->getParent();
2359
2360   // In -r or -emit-relocs mode, write the relocation sections first as in
2361   // ELf_Rel targets we might find out that we need to modify the relocated
2362   // section while doing it.
2363   for (OutputSection *Sec : OutputSections)
2364     if (Sec->Type == SHT_REL || Sec->Type == SHT_RELA)
2365       Sec->writeTo<ELFT>(Buf + Sec->Offset);
2366
2367   for (OutputSection *Sec : OutputSections)
2368     if (Sec != EhFrameHdr && Sec->Type != SHT_REL && Sec->Type != SHT_RELA)
2369       Sec->writeTo<ELFT>(Buf + Sec->Offset);
2370
2371   // The .eh_frame_hdr depends on .eh_frame section contents, therefore
2372   // it should be written after .eh_frame is written.
2373   if (EhFrameHdr)
2374     EhFrameHdr->writeTo<ELFT>(Buf + EhFrameHdr->Offset);
2375 }
2376
2377 template <class ELFT> void Writer<ELFT>::writeBuildId() {
2378   if (!InX::BuildId || !InX::BuildId->getParent())
2379     return;
2380
2381   // Compute a hash of all sections of the output file.
2382   uint8_t *Start = Buffer->getBufferStart();
2383   uint8_t *End = Start + FileSize;
2384   InX::BuildId->writeBuildId({Start, End});
2385 }
2386
2387 template void elf::writeResult<ELF32LE>();
2388 template void elf::writeResult<ELF32BE>();
2389 template void elf::writeResult<ELF64LE>();
2390 template void elf::writeResult<ELF64BE>();