]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm-project/lld/ELF/OutputSections.cpp
Merge llvm, clang, compiler-rt, libc++, libunwind, lld, lldb and openmp
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm-project / lld / ELF / OutputSections.cpp
1 //===- OutputSections.cpp -------------------------------------------------===//
2 //
3 // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
4 // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
5 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6 //
7 //===----------------------------------------------------------------------===//
8
9 #include "OutputSections.h"
10 #include "Config.h"
11 #include "LinkerScript.h"
12 #include "SymbolTable.h"
13 #include "SyntheticSections.h"
14 #include "Target.h"
15 #include "lld/Common/Memory.h"
16 #include "lld/Common/Strings.h"
17 #include "lld/Common/Threads.h"
18 #include "llvm/BinaryFormat/Dwarf.h"
19 #include "llvm/Support/Compression.h"
20 #include "llvm/Support/MD5.h"
21 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
22 #include "llvm/Support/SHA1.h"
23 #include <regex>
24
25 using namespace llvm;
26 using namespace llvm::dwarf;
27 using namespace llvm::object;
28 using namespace llvm::support::endian;
29 using namespace llvm::ELF;
30
31 namespace lld {
32 namespace elf {
33 uint8_t *Out::bufferStart;
34 uint8_t Out::first;
35 PhdrEntry *Out::tlsPhdr;
36 OutputSection *Out::elfHeader;
37 OutputSection *Out::programHeaders;
38 OutputSection *Out::preinitArray;
39 OutputSection *Out::initArray;
40 OutputSection *Out::finiArray;
41
42 std::vector<OutputSection *> outputSections;
43
44 uint32_t OutputSection::getPhdrFlags() const {
45   uint32_t ret = 0;
46   if (config->emachine != EM_ARM || !(flags & SHF_ARM_PURECODE))
47     ret |= PF_R;
48   if (flags & SHF_WRITE)
49     ret |= PF_W;
50   if (flags & SHF_EXECINSTR)
51     ret |= PF_X;
52   return ret;
53 }
54
55 template <class ELFT>
56 void OutputSection::writeHeaderTo(typename ELFT::Shdr *shdr) {
57   shdr->sh_entsize = entsize;
58   shdr->sh_addralign = alignment;
59   shdr->sh_type = type;
60   shdr->sh_offset = offset;
61   shdr->sh_flags = flags;
62   shdr->sh_info = info;
63   shdr->sh_link = link;
64   shdr->sh_addr = addr;
65   shdr->sh_size = size;
66   shdr->sh_name = shName;
67 }
68
69 OutputSection::OutputSection(StringRef name, uint32_t type, uint64_t flags)
70     : BaseCommand(OutputSectionKind),
71       SectionBase(Output, name, flags, /*Entsize*/ 0, /*Alignment*/ 1, type,
72                   /*Info*/ 0, /*Link*/ 0) {}
73
74 // We allow sections of types listed below to merged into a
75 // single progbits section. This is typically done by linker
76 // scripts. Merging nobits and progbits will force disk space
77 // to be allocated for nobits sections. Other ones don't require
78 // any special treatment on top of progbits, so there doesn't
79 // seem to be a harm in merging them.
80 static bool canMergeToProgbits(unsigned type) {
81   return type == SHT_NOBITS || type == SHT_PROGBITS || type == SHT_INIT_ARRAY ||
82          type == SHT_PREINIT_ARRAY || type == SHT_FINI_ARRAY ||
83          type == SHT_NOTE;
84 }
85
86 // Record that isec will be placed in the OutputSection. isec does not become
87 // permanent until finalizeInputSections() is called. The function should not be
88 // used after finalizeInputSections() is called. If you need to add an
89 // InputSection post finalizeInputSections(), then you must do the following:
90 //
91 // 1. Find or create an InputSectionDescription to hold InputSection.
92 // 2. Add the InputSection to the InputSectionDescription::sections.
93 // 3. Call commitSection(isec).
94 void OutputSection::recordSection(InputSectionBase *isec) {
95   partition = isec->partition;
96   isec->parent = this;
97   if (sectionCommands.empty() ||
98       !isa<InputSectionDescription>(sectionCommands.back()))
99     sectionCommands.push_back(make<InputSectionDescription>(""));
100   auto *isd = cast<InputSectionDescription>(sectionCommands.back());
101   isd->sectionBases.push_back(isec);
102 }
103
104 // Update fields (type, flags, alignment, etc) according to the InputSection
105 // isec. Also check whether the InputSection flags and type are consistent with
106 // other InputSections.
107 void OutputSection::commitSection(InputSection *isec) {
108   if (!hasInputSections) {
109     // If IS is the first section to be added to this section,
110     // initialize type, entsize and flags from isec.
111     hasInputSections = true;
112     type = isec->type;
113     entsize = isec->entsize;
114     flags = isec->flags;
115   } else {
116     // Otherwise, check if new type or flags are compatible with existing ones.
117     unsigned mask = SHF_TLS | SHF_LINK_ORDER;
118     if ((flags & mask) != (isec->flags & mask))
119       error("incompatible section flags for " + name + "\n>>> " + toString(isec) +
120             ": 0x" + utohexstr(isec->flags) + "\n>>> output section " + name +
121             ": 0x" + utohexstr(flags));
122
123     if (type != isec->type) {
124       if (!canMergeToProgbits(type) || !canMergeToProgbits(isec->type))
125         error("section type mismatch for " + isec->name + "\n>>> " +
126               toString(isec) + ": " +
127               getELFSectionTypeName(config->emachine, isec->type) +
128               "\n>>> output section " + name + ": " +
129               getELFSectionTypeName(config->emachine, type));
130       type = SHT_PROGBITS;
131     }
132   }
133   if (noload)
134     type = SHT_NOBITS;
135
136   isec->parent = this;
137   uint64_t andMask =
138       config->emachine == EM_ARM ? (uint64_t)SHF_ARM_PURECODE : 0;
139   uint64_t orMask = ~andMask;
140   uint64_t andFlags = (flags & isec->flags) & andMask;
141   uint64_t orFlags = (flags | isec->flags) & orMask;
142   flags = andFlags | orFlags;
143   if (nonAlloc)
144     flags &= ~(uint64_t)SHF_ALLOC;
145
146   alignment = std::max(alignment, isec->alignment);
147
148   // If this section contains a table of fixed-size entries, sh_entsize
149   // holds the element size. If it contains elements of different size we
150   // set sh_entsize to 0.
151   if (entsize != isec->entsize)
152     entsize = 0;
153 }
154
155 // This function scans over the InputSectionBase list sectionBases to create
156 // InputSectionDescription::sections.
157 //
158 // It removes MergeInputSections from the input section array and adds
159 // new synthetic sections at the location of the first input section
160 // that it replaces. It then finalizes each synthetic section in order
161 // to compute an output offset for each piece of each input section.
162 void OutputSection::finalizeInputSections() {
163   std::vector<MergeSyntheticSection *> mergeSections;
164   for (BaseCommand *base : sectionCommands) {
165     auto *cmd = dyn_cast<InputSectionDescription>(base);
166     if (!cmd)
167       continue;
168     cmd->sections.reserve(cmd->sectionBases.size());
169     for (InputSectionBase *s : cmd->sectionBases) {
170       MergeInputSection *ms = dyn_cast<MergeInputSection>(s);
171       if (!ms) {
172         cmd->sections.push_back(cast<InputSection>(s));
173         continue;
174       }
175
176       // We do not want to handle sections that are not alive, so just remove
177       // them instead of trying to merge.
178       if (!ms->isLive())
179         continue;
180
181       auto i = llvm::find_if(mergeSections, [=](MergeSyntheticSection *sec) {
182         // While we could create a single synthetic section for two different
183         // values of Entsize, it is better to take Entsize into consideration.
184         //
185         // With a single synthetic section no two pieces with different Entsize
186         // could be equal, so we may as well have two sections.
187         //
188         // Using Entsize in here also allows us to propagate it to the synthetic
189         // section.
190         //
191         // SHF_STRINGS section with different alignments should not be merged.
192         return sec->flags == ms->flags && sec->entsize == ms->entsize &&
193                (sec->alignment == ms->alignment || !(sec->flags & SHF_STRINGS));
194       });
195       if (i == mergeSections.end()) {
196         MergeSyntheticSection *syn =
197             createMergeSynthetic(name, ms->type, ms->flags, ms->alignment);
198         mergeSections.push_back(syn);
199         i = std::prev(mergeSections.end());
200         syn->entsize = ms->entsize;
201         cmd->sections.push_back(syn);
202       }
203       (*i)->addSection(ms);
204     }
205
206     // sectionBases should not be used from this point onwards. Clear it to
207     // catch misuses.
208     cmd->sectionBases.clear();
209
210     // Some input sections may be removed from the list after ICF.
211     for (InputSection *s : cmd->sections)
212       commitSection(s);
213   }
214   for (auto *ms : mergeSections)
215     ms->finalizeContents();
216 }
217
218 static void sortByOrder(MutableArrayRef<InputSection *> in,
219                         llvm::function_ref<int(InputSectionBase *s)> order) {
220   std::vector<std::pair<int, InputSection *>> v;
221   for (InputSection *s : in)
222     v.push_back({order(s), s});
223   llvm::stable_sort(v, less_first());
224
225   for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
226     in[i] = v[i].second;
227 }
228
229 uint64_t getHeaderSize() {
230   if (config->oFormatBinary)
231     return 0;
232   return Out::elfHeader->size + Out::programHeaders->size;
233 }
234
235 bool OutputSection::classof(const BaseCommand *c) {
236   return c->kind == OutputSectionKind;
237 }
238
239 void OutputSection::sort(llvm::function_ref<int(InputSectionBase *s)> order) {
240   assert(isLive());
241   for (BaseCommand *b : sectionCommands)
242     if (auto *isd = dyn_cast<InputSectionDescription>(b))
243       sortByOrder(isd->sections, order);
244 }
245
246 // Fill [Buf, Buf + Size) with Filler.
247 // This is used for linker script "=fillexp" command.
248 static void fill(uint8_t *buf, size_t size,
249                  const std::array<uint8_t, 4> &filler) {
250   size_t i = 0;
251   for (; i + 4 < size; i += 4)
252     memcpy(buf + i, filler.data(), 4);
253   memcpy(buf + i, filler.data(), size - i);
254 }
255
256 // Compress section contents if this section contains debug info.
257 template <class ELFT> void OutputSection::maybeCompress() {
258   using Elf_Chdr = typename ELFT::Chdr;
259
260   // Compress only DWARF debug sections.
261   if (!config->compressDebugSections || (flags & SHF_ALLOC) ||
262       !name.startswith(".debug_"))
263     return;
264
265   // Create a section header.
266   zDebugHeader.resize(sizeof(Elf_Chdr));
267   auto *hdr = reinterpret_cast<Elf_Chdr *>(zDebugHeader.data());
268   hdr->ch_type = ELFCOMPRESS_ZLIB;
269   hdr->ch_size = size;
270   hdr->ch_addralign = alignment;
271
272   // Write section contents to a temporary buffer and compress it.
273   std::vector<uint8_t> buf(size);
274   writeTo<ELFT>(buf.data());
275   // We chose 1 as the default compression level because it is the fastest. If
276   // -O2 is given, we use level 6 to compress debug info more by ~15%. We found
277   // that level 7 to 9 doesn't make much difference (~1% more compression) while
278   // they take significant amount of time (~2x), so level 6 seems enough.
279   if (Error e = zlib::compress(toStringRef(buf), compressedData,
280                                config->optimize >= 2 ? 6 : 1))
281     fatal("compress failed: " + llvm::toString(std::move(e)));
282
283   // Update section headers.
284   size = sizeof(Elf_Chdr) + compressedData.size();
285   flags |= SHF_COMPRESSED;
286 }
287
288 static void writeInt(uint8_t *buf, uint64_t data, uint64_t size) {
289   if (size == 1)
290     *buf = data;
291   else if (size == 2)
292     write16(buf, data);
293   else if (size == 4)
294     write32(buf, data);
295   else if (size == 8)
296     write64(buf, data);
297   else
298     llvm_unreachable("unsupported Size argument");
299 }
300
301 template <class ELFT> void OutputSection::writeTo(uint8_t *buf) {
302   if (type == SHT_NOBITS)
303     return;
304
305   // If -compress-debug-section is specified and if this is a debug section,
306   // we've already compressed section contents. If that's the case,
307   // just write it down.
308   if (!compressedData.empty()) {
309     memcpy(buf, zDebugHeader.data(), zDebugHeader.size());
310     memcpy(buf + zDebugHeader.size(), compressedData.data(),
311            compressedData.size());
312     return;
313   }
314
315   // Write leading padding.
316   std::vector<InputSection *> sections = getInputSections(this);
317   std::array<uint8_t, 4> filler = getFiller();
318   bool nonZeroFiller = read32(filler.data()) != 0;
319   if (nonZeroFiller)
320     fill(buf, sections.empty() ? size : sections[0]->outSecOff, filler);
321
322   parallelForEachN(0, sections.size(), [&](size_t i) {
323     InputSection *isec = sections[i];
324     isec->writeTo<ELFT>(buf);
325
326     // Fill gaps between sections.
327     if (nonZeroFiller) {
328       uint8_t *start = buf + isec->outSecOff + isec->getSize();
329       uint8_t *end;
330       if (i + 1 == sections.size())
331         end = buf + size;
332       else
333         end = buf + sections[i + 1]->outSecOff;
334       fill(start, end - start, filler);
335     }
336   });
337
338   // Linker scripts may have BYTE()-family commands with which you
339   // can write arbitrary bytes to the output. Process them if any.
340   for (BaseCommand *base : sectionCommands)
341     if (auto *data = dyn_cast<ByteCommand>(base))
342       writeInt(buf + data->offset, data->expression().getValue(), data->size);
343 }
344
345 static void finalizeShtGroup(OutputSection *os,
346                              InputSection *section) {
347   assert(config->relocatable);
348
349   // sh_link field for SHT_GROUP sections should contain the section index of
350   // the symbol table.
351   os->link = in.symTab->getParent()->sectionIndex;
352
353   // sh_info then contain index of an entry in symbol table section which
354   // provides signature of the section group.
355   ArrayRef<Symbol *> symbols = section->file->getSymbols();
356   os->info = in.symTab->getSymbolIndex(symbols[section->info]);
357 }
358
359 void OutputSection::finalize() {
360   std::vector<InputSection *> v = getInputSections(this);
361   InputSection *first = v.empty() ? nullptr : v[0];
362
363   if (flags & SHF_LINK_ORDER) {
364     // We must preserve the link order dependency of sections with the
365     // SHF_LINK_ORDER flag. The dependency is indicated by the sh_link field. We
366     // need to translate the InputSection sh_link to the OutputSection sh_link,
367     // all InputSections in the OutputSection have the same dependency.
368     if (auto *ex = dyn_cast<ARMExidxSyntheticSection>(first))
369       link = ex->getLinkOrderDep()->getParent()->sectionIndex;
370     else if (auto *d = first->getLinkOrderDep())
371       link = d->getParent()->sectionIndex;
372   }
373
374   if (type == SHT_GROUP) {
375     finalizeShtGroup(this, first);
376     return;
377   }
378
379   if (!config->copyRelocs || (type != SHT_RELA && type != SHT_REL))
380     return;
381
382   if (isa<SyntheticSection>(first))
383     return;
384
385   link = in.symTab->getParent()->sectionIndex;
386   // sh_info for SHT_REL[A] sections should contain the section header index of
387   // the section to which the relocation applies.
388   InputSectionBase *s = first->getRelocatedSection();
389   info = s->getOutputSection()->sectionIndex;
390   flags |= SHF_INFO_LINK;
391 }
392
393 // Returns true if S is in one of the many forms the compiler driver may pass
394 // crtbegin files.
395 //
396 // Gcc uses any of crtbegin[<empty>|S|T].o.
397 // Clang uses Gcc's plus clang_rt.crtbegin[<empty>|S|T][-<arch>|<empty>].o.
398
399 static bool isCrtbegin(StringRef s) {
400   static std::regex re(R"((clang_rt\.)?crtbegin[ST]?(-.*)?\.o)");
401   s = sys::path::filename(s);
402   return std::regex_match(s.begin(), s.end(), re);
403 }
404
405 static bool isCrtend(StringRef s) {
406   static std::regex re(R"((clang_rt\.)?crtend[ST]?(-.*)?\.o)");
407   s = sys::path::filename(s);
408   return std::regex_match(s.begin(), s.end(), re);
409 }
410
411 // .ctors and .dtors are sorted by this priority from highest to lowest.
412 //
413 //  1. The section was contained in crtbegin (crtbegin contains
414 //     some sentinel value in its .ctors and .dtors so that the runtime
415 //     can find the beginning of the sections.)
416 //
417 //  2. The section has an optional priority value in the form of ".ctors.N"
418 //     or ".dtors.N" where N is a number. Unlike .{init,fini}_array,
419 //     they are compared as string rather than number.
420 //
421 //  3. The section is just ".ctors" or ".dtors".
422 //
423 //  4. The section was contained in crtend, which contains an end marker.
424 //
425 // In an ideal world, we don't need this function because .init_array and
426 // .ctors are duplicate features (and .init_array is newer.) However, there
427 // are too many real-world use cases of .ctors, so we had no choice to
428 // support that with this rather ad-hoc semantics.
429 static bool compCtors(const InputSection *a, const InputSection *b) {
430   bool beginA = isCrtbegin(a->file->getName());
431   bool beginB = isCrtbegin(b->file->getName());
432   if (beginA != beginB)
433     return beginA;
434   bool endA = isCrtend(a->file->getName());
435   bool endB = isCrtend(b->file->getName());
436   if (endA != endB)
437     return endB;
438   StringRef x = a->name;
439   StringRef y = b->name;
440   assert(x.startswith(".ctors") || x.startswith(".dtors"));
441   assert(y.startswith(".ctors") || y.startswith(".dtors"));
442   x = x.substr(6);
443   y = y.substr(6);
444   return x < y;
445 }
446
447 // Sorts input sections by the special rules for .ctors and .dtors.
448 // Unfortunately, the rules are different from the one for .{init,fini}_array.
449 // Read the comment above.
450 void OutputSection::sortCtorsDtors() {
451   assert(sectionCommands.size() == 1);
452   auto *isd = cast<InputSectionDescription>(sectionCommands[0]);
453   llvm::stable_sort(isd->sections, compCtors);
454 }
455
456 // If an input string is in the form of "foo.N" where N is a number,
457 // return N. Otherwise, returns 65536, which is one greater than the
458 // lowest priority.
459 int getPriority(StringRef s) {
460   size_t pos = s.rfind('.');
461   if (pos == StringRef::npos)
462     return 65536;
463   int v;
464   if (!to_integer(s.substr(pos + 1), v, 10))
465     return 65536;
466   return v;
467 }
468
469 std::vector<InputSection *> getInputSections(OutputSection *os) {
470   std::vector<InputSection *> ret;
471   for (BaseCommand *base : os->sectionCommands)
472     if (auto *isd = dyn_cast<InputSectionDescription>(base))
473       ret.insert(ret.end(), isd->sections.begin(), isd->sections.end());
474   return ret;
475 }
476
477 // Sorts input sections by section name suffixes, so that .foo.N comes
478 // before .foo.M if N < M. Used to sort .{init,fini}_array.N sections.
479 // We want to keep the original order if the priorities are the same
480 // because the compiler keeps the original initialization order in a
481 // translation unit and we need to respect that.
482 // For more detail, read the section of the GCC's manual about init_priority.
483 void OutputSection::sortInitFini() {
484   // Sort sections by priority.
485   sort([](InputSectionBase *s) { return getPriority(s->name); });
486 }
487
488 std::array<uint8_t, 4> OutputSection::getFiller() {
489   if (filler)
490     return *filler;
491   if (flags & SHF_EXECINSTR)
492     return target->trapInstr;
493   return {0, 0, 0, 0};
494 }
495
496 template void OutputSection::writeHeaderTo<ELF32LE>(ELF32LE::Shdr *Shdr);
497 template void OutputSection::writeHeaderTo<ELF32BE>(ELF32BE::Shdr *Shdr);
498 template void OutputSection::writeHeaderTo<ELF64LE>(ELF64LE::Shdr *Shdr);
499 template void OutputSection::writeHeaderTo<ELF64BE>(ELF64BE::Shdr *Shdr);
500
501 template void OutputSection::writeTo<ELF32LE>(uint8_t *Buf);
502 template void OutputSection::writeTo<ELF32BE>(uint8_t *Buf);
503 template void OutputSection::writeTo<ELF64LE>(uint8_t *Buf);
504 template void OutputSection::writeTo<ELF64BE>(uint8_t *Buf);
505
506 template void OutputSection::maybeCompress<ELF32LE>();
507 template void OutputSection::maybeCompress<ELF32BE>();
508 template void OutputSection::maybeCompress<ELF64LE>();
509 template void OutputSection::maybeCompress<ELF64BE>();
510
511 } // namespace elf
512 } // namespace lld