66c03e3eeed44a7343f3db334e29308ba0ddc7b1
[external/binutils.git] / bfd / elfxx-aarch64.c
1 /* AArch64-specific support for ELF.
2    Copyright (C) 2009-2015 Free Software Foundation, Inc.
3    Contributed by ARM Ltd.
4
5    This file is part of BFD, the Binary File Descriptor library.
6
7    This program is free software; you can redistribute it and/or modify
8    it under the terms of the GNU General Public License as published by
9    the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
10    (at your option) any later version.
11
12    This program is distributed in the hope that it will be useful,
13    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15    GNU General Public License for more details.
16
17    You should have received a copy of the GNU General Public License
18    along with this program; see the file COPYING3. If not,
19    see <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 #include "sysdep.h"
22 #include "elfxx-aarch64.h"
23 #include <stdarg.h>
24 #include <string.h>
25
26 #define MASK(n) ((1u << (n)) - 1)
27
28 /* Decode the 26-bit offset of unconditional branch.  */
29 static inline uint32_t
30 decode_branch_ofs_26 (uint32_t insn)
31 {
32   return insn & MASK (26);
33 }
34
35 /* Decode the 19-bit offset of conditional branch and compare & branch.  */
36 static inline uint32_t
37 decode_cond_branch_ofs_19 (uint32_t insn)
38 {
39   return (insn >> 5) & MASK (19);
40 }
41
42 /* Decode the 19-bit offset of load literal.  */
43 static inline uint32_t
44 decode_ld_lit_ofs_19 (uint32_t insn)
45 {
46   return (insn >> 5) & MASK (19);
47 }
48
49 /* Decode the 14-bit offset of test & branch.  */
50 static inline uint32_t
51 decode_tst_branch_ofs_14 (uint32_t insn)
52 {
53   return (insn >> 5) & MASK (14);
54 }
55
56 /* Decode the 16-bit imm of move wide.  */
57 static inline uint32_t
58 decode_movw_imm (uint32_t insn)
59 {
60   return (insn >> 5) & MASK (16);
61 }
62
63 /* Decode the 12-bit imm of add immediate.  */
64 static inline uint32_t
65 decode_add_imm (uint32_t insn)
66 {
67   return (insn >> 10) & MASK (12);
68 }
69
70 /* Reencode the imm field of add immediate.  */
71 static inline uint32_t
72 reencode_add_imm (uint32_t insn, uint32_t imm)
73 {
74   return (insn & ~(MASK (12) << 10)) | ((imm & MASK (12)) << 10);
75 }
76
77 /* Reencode the imm field of adr.  */
78 static inline uint32_t
79 reencode_adr_imm (uint32_t insn, uint32_t imm)
80 {
81   return (insn & ~((MASK (2) << 29) | (MASK (19) << 5)))
82     | ((imm & MASK (2)) << 29) | ((imm & (MASK (19) << 2)) << 3);
83 }
84
85 /* Reencode the imm field of ld/st pos immediate.  */
86 static inline uint32_t
87 reencode_ldst_pos_imm (uint32_t insn, uint32_t imm)
88 {
89   return (insn & ~(MASK (12) << 10)) | ((imm & MASK (12)) << 10);
90 }
91
92 /* Encode the 26-bit offset of unconditional branch.  */
93 static inline uint32_t
94 reencode_branch_ofs_26 (uint32_t insn, uint32_t ofs)
95 {
96   return (insn & ~MASK (26)) | (ofs & MASK (26));
97 }
98
99 /* Encode the 19-bit offset of conditional branch and compare & branch.  */
100 static inline uint32_t
101 reencode_cond_branch_ofs_19 (uint32_t insn, uint32_t ofs)
102 {
103   return (insn & ~(MASK (19) << 5)) | ((ofs & MASK (19)) << 5);
104 }
105
106 /* Decode the 19-bit offset of load literal.  */
107 static inline uint32_t
108 reencode_ld_lit_ofs_19 (uint32_t insn, uint32_t ofs)
109 {
110   return (insn & ~(MASK (19) << 5)) | ((ofs & MASK (19)) << 5);
111 }
112
113 /* Encode the 14-bit offset of test & branch.  */
114 static inline uint32_t
115 reencode_tst_branch_ofs_14 (uint32_t insn, uint32_t ofs)
116 {
117   return (insn & ~(MASK (14) << 5)) | ((ofs & MASK (14)) << 5);
118 }
119
120 /* Reencode the imm field of move wide.  */
121 static inline uint32_t
122 reencode_movw_imm (uint32_t insn, uint32_t imm)
123 {
124   return (insn & ~(MASK (16) << 5)) | ((imm & MASK (16)) << 5);
125 }
126
127 /* Reencode mov[zn] to movz.  */
128 static inline uint32_t
129 reencode_movzn_to_movz (uint32_t opcode)
130 {
131   return opcode | (1 << 30);
132 }
133
134 /* Reencode mov[zn] to movn.  */
135 static inline uint32_t
136 reencode_movzn_to_movn (uint32_t opcode)
137 {
138   return opcode & ~(1 << 30);
139 }
140
141 /* Return non-zero if the indicated VALUE has overflowed the maximum
142    range expressible by a unsigned number with the indicated number of
143    BITS.  */
144
145 static bfd_reloc_status_type
146 aarch64_unsigned_overflow (bfd_vma value, unsigned int bits)
147 {
148   bfd_vma lim;
149   if (bits >= sizeof (bfd_vma) * 8)
150     return bfd_reloc_ok;
151   lim = (bfd_vma) 1 << bits;
152   if (value >= lim)
153     return bfd_reloc_overflow;
154   return bfd_reloc_ok;
155 }
156
157 /* Return non-zero if the indicated VALUE has overflowed the maximum
158    range expressible by an signed number with the indicated number of
159    BITS.  */
160
161 static bfd_reloc_status_type
162 aarch64_signed_overflow (bfd_vma value, unsigned int bits)
163 {
164   bfd_signed_vma svalue = (bfd_signed_vma) value;
165   bfd_signed_vma lim;
166
167   if (bits >= sizeof (bfd_vma) * 8)
168     return bfd_reloc_ok;
169   lim = (bfd_signed_vma) 1 << (bits - 1);
170   if (svalue < -lim || svalue >= lim)
171     return bfd_reloc_overflow;
172   return bfd_reloc_ok;
173 }
174
175 /* Insert the addend/value into the instruction or data object being
176    relocated.  */
177 bfd_reloc_status_type
178 _bfd_aarch64_elf_put_addend (bfd *abfd,
179                              bfd_byte *address, bfd_reloc_code_real_type r_type,
180                              reloc_howto_type *howto, bfd_signed_vma addend)
181 {
182   bfd_reloc_status_type status = bfd_reloc_ok;
183   bfd_signed_vma old_addend = addend;
184   bfd_vma contents;
185   int size;
186
187   size = bfd_get_reloc_size (howto);
188   switch (size)
189     {
190     case 0:
191       return status;
192     case 2:
193       contents = bfd_get_16 (abfd, address);
194       break;
195     case 4:
196       if (howto->src_mask != 0xffffffff)
197         /* Must be 32-bit instruction, always little-endian.  */
198         contents = bfd_getl32 (address);
199       else
200         /* Must be 32-bit data (endianness dependent).  */
201         contents = bfd_get_32 (abfd, address);
202       break;
203     case 8:
204       contents = bfd_get_64 (abfd, address);
205       break;
206     default:
207       abort ();
208     }
209
210   switch (howto->complain_on_overflow)
211     {
212     case complain_overflow_dont:
213       break;
214     case complain_overflow_signed:
215       status = aarch64_signed_overflow (addend,
216                                         howto->bitsize + howto->rightshift);
217       break;
218     case complain_overflow_unsigned:
219       status = aarch64_unsigned_overflow (addend,
220                                           howto->bitsize + howto->rightshift);
221       break;
222     case complain_overflow_bitfield:
223     default:
224       abort ();
225     }
226
227   addend >>= howto->rightshift;
228
229   switch (r_type)
230     {
231     case BFD_RELOC_AARCH64_JUMP26:
232     case BFD_RELOC_AARCH64_CALL26:
233       contents = reencode_branch_ofs_26 (contents, addend);
234       break;
235
236     case BFD_RELOC_AARCH64_BRANCH19:
237       contents = reencode_cond_branch_ofs_19 (contents, addend);
238       break;
239
240     case BFD_RELOC_AARCH64_TSTBR14:
241       contents = reencode_tst_branch_ofs_14 (contents, addend);
242       break;
243
244     case BFD_RELOC_AARCH64_LD_LO19_PCREL:
245     case BFD_RELOC_AARCH64_GOT_LD_PREL19:
246       if (old_addend & ((1 << howto->rightshift) - 1))
247         return bfd_reloc_overflow;
248       contents = reencode_ld_lit_ofs_19 (contents, addend);
249       break;
250
251     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_CALL:
252       break;
253
254     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSGD_ADR_PAGE21:
255     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_ADR_GOTTPREL_PAGE21:
256     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_ADR_PAGE21:
257     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_GOT_PAGE:
258     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_LO21_PCREL:
259     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_HI21_PCREL:
260     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_HI21_NC_PCREL:
261       contents = reencode_adr_imm (contents, addend);
262       break;
263
264     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSGD_ADD_LO12_NC:
265     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_ADD_TPREL_LO12:
266     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_ADD_TPREL_HI12:
267     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_ADD_TPREL_LO12_NC:
268     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_ADD_LO12_NC:
269     case BFD_RELOC_AARCH64_ADD_LO12:
270       /* Corresponds to: add rd, rn, #uimm12 to provide the low order
271          12 bits of the page offset following
272          BFD_RELOC_AARCH64_ADR_HI21_PCREL which computes the
273          (pc-relative) page base.  */
274       contents = reencode_add_imm (contents, addend);
275       break;
276
277     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST8_LO12:
278     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST16_LO12:
279     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST32_LO12:
280     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST64_LO12:
281     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST128_LO12:
282     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_LD64_LO12_NC:
283     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_LD32_LO12_NC:
284     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_LD64_GOTTPREL_LO12_NC:
285     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_LD32_GOTTPREL_LO12_NC:
286     case BFD_RELOC_AARCH64_LD64_GOT_LO12_NC:
287     case BFD_RELOC_AARCH64_LD32_GOT_LO12_NC:
288       if (old_addend & ((1 << howto->rightshift) - 1))
289         return bfd_reloc_overflow;
290       /* Used for ldr*|str* rt, [rn, #uimm12] to provide the low order
291          12 bits of the page offset following BFD_RELOC_AARCH64_ADR_HI21_PCREL
292          which computes the (pc-relative) page base.  */
293       contents = reencode_ldst_pos_imm (contents, addend);
294       break;
295
296       /* Group relocations to create high bits of a 16, 32, 48 or 64
297          bit signed data or abs address inline. Will change
298          instruction to MOVN or MOVZ depending on sign of calculated
299          value.  */
300
301     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G2:
302     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G1:
303     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G1_NC:
304     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G0:
305     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G0_NC:
306     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G0_S:
307     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G1_S:
308     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G2_S:
309       /* NOTE: We can only come here with movz or movn.  */
310       if (addend < 0)
311         {
312           /* Force use of MOVN.  */
313           addend = ~addend;
314           contents = reencode_movzn_to_movn (contents);
315         }
316       else
317         {
318           /* Force use of MOVZ.  */
319           contents = reencode_movzn_to_movz (contents);
320         }
321       /* fall through */
322
323       /* Group relocations to create a 16, 32, 48 or 64 bit unsigned
324          data or abs address inline.  */
325
326     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G0:
327     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G0_NC:
328     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G1:
329     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G1_NC:
330     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G2:
331     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G2_NC:
332     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G3:
333       contents = reencode_movw_imm (contents, addend);
334       break;
335
336     default:
337       /* Repack simple data */
338       if (howto->dst_mask & (howto->dst_mask + 1))
339         return bfd_reloc_notsupported;
340
341       contents = ((contents & ~howto->dst_mask) | (addend & howto->dst_mask));
342       break;
343     }
344
345   switch (size)
346     {
347     case 2:
348       bfd_put_16 (abfd, contents, address);
349       break;
350     case 4:
351       if (howto->dst_mask != 0xffffffff)
352         /* must be 32-bit instruction, always little-endian */
353         bfd_putl32 (contents, address);
354       else
355         /* must be 32-bit data (endianness dependent) */
356         bfd_put_32 (abfd, contents, address);
357       break;
358     case 8:
359       bfd_put_64 (abfd, contents, address);
360       break;
361     default:
362       abort ();
363     }
364
365   return status;
366 }
367
368 bfd_vma
369 _bfd_aarch64_elf_resolve_relocation (bfd_reloc_code_real_type r_type,
370                                      bfd_vma place, bfd_vma value,
371                                      bfd_vma addend, bfd_boolean weak_undef_p)
372 {
373   switch (r_type)
374     {
375     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_CALL:
376     case BFD_RELOC_AARCH64_NONE:
377       break;
378
379     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_LO21_PCREL:
380     case BFD_RELOC_AARCH64_BRANCH19:
381     case BFD_RELOC_AARCH64_LD_LO19_PCREL:
382     case BFD_RELOC_AARCH64_16_PCREL:
383     case BFD_RELOC_AARCH64_32_PCREL:
384     case BFD_RELOC_AARCH64_64_PCREL:
385     case BFD_RELOC_AARCH64_TSTBR14:
386       if (weak_undef_p)
387         value = place;
388       value = value + addend - place;
389       break;
390
391     case BFD_RELOC_AARCH64_CALL26:
392     case BFD_RELOC_AARCH64_JUMP26:
393       value = value + addend - place;
394       break;
395
396     case BFD_RELOC_AARCH64_16:
397     case BFD_RELOC_AARCH64_32:
398     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G0_S:
399     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G1_S:
400     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G2_S:
401     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G0:
402     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G0_NC:
403     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G1:
404     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G1_NC:
405     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G2:
406     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G2_NC:
407     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G3:
408       value = value + addend;
409       break;
410
411     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_HI21_PCREL:
412     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_HI21_NC_PCREL:
413       if (weak_undef_p)
414         value = PG (place);
415       value = PG (value + addend) - PG (place);
416       break;
417
418     case BFD_RELOC_AARCH64_GOT_LD_PREL19:
419       value = value + addend - place;
420       break;
421
422     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_GOT_PAGE:
423     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_ADR_PAGE21:
424     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSGD_ADR_PAGE21:
425     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_ADR_GOTTPREL_PAGE21:
426       value = PG (value + addend) - PG (place);
427       break;
428
429     case BFD_RELOC_AARCH64_ADD_LO12:
430     case BFD_RELOC_AARCH64_LD64_GOT_LO12_NC:
431     case BFD_RELOC_AARCH64_LD32_GOT_LO12_NC:
432     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST8_LO12:
433     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST16_LO12:
434     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST32_LO12:
435     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST64_LO12:
436     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST128_LO12:
437     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_ADD_LO12_NC:
438     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_ADD:
439     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_LD64_LO12_NC:
440     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_LD32_LO12_NC:
441     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_LDR:
442     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSGD_ADD_LO12_NC:
443     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_LD64_GOTTPREL_LO12_NC:
444     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_LD32_GOTTPREL_LO12_NC:
445     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_ADD_TPREL_LO12:
446     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_ADD_TPREL_LO12_NC:
447       value = PG_OFFSET (value + addend);
448       break;
449
450     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G1:
451     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G1_NC:
452       value = (value + addend) & (bfd_vma) 0xffff0000;
453       break;
454     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_ADD_TPREL_HI12:
455       /* Mask off low 12bits, keep all other high bits, so that the later
456          generic code could check whehter there is overflow.  */
457       value = (value + addend) & ~(bfd_vma) 0xfff;
458       break;
459
460     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G0:
461     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G0_NC:
462       value = (value + addend) & (bfd_vma) 0xffff;
463       break;
464
465     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G2:
466       value = (value + addend) & ~(bfd_vma) 0xffffffff;
467       value -= place & ~(bfd_vma) 0xffffffff;
468       break;
469
470     default:
471       break;
472     }
473
474   return value;
475 }
476
477 /* Hook called by the linker routine which adds symbols from an object
478    file.  */
479
480 bfd_boolean
481 _bfd_aarch64_elf_add_symbol_hook (bfd *abfd, struct bfd_link_info *info,
482                                   Elf_Internal_Sym *sym,
483                                   const char **namep ATTRIBUTE_UNUSED,
484                                   flagword *flagsp ATTRIBUTE_UNUSED,
485                                   asection **secp ATTRIBUTE_UNUSED,
486                                   bfd_vma *valp ATTRIBUTE_UNUSED)
487 {
488   if ((ELF_ST_TYPE (sym->st_info) == STT_GNU_IFUNC
489        || ELF_ST_BIND (sym->st_info) == STB_GNU_UNIQUE)
490       && (abfd->flags & DYNAMIC) == 0
491       && bfd_get_flavour (info->output_bfd) == bfd_target_elf_flavour)
492     elf_tdata (info->output_bfd)->has_gnu_symbols = TRUE;
493
494   return TRUE;
495 }
496
497 /* Support for core dump NOTE sections.  */
498
499 bfd_boolean
500 _bfd_aarch64_elf_grok_prstatus (bfd *abfd, Elf_Internal_Note *note)
501 {
502   int offset;
503   size_t size;
504
505   switch (note->descsz)
506     {
507       default:
508         return FALSE;
509
510       case 392:         /* sizeof(struct elf_prstatus) on Linux/arm64.  */
511         /* pr_cursig */
512         elf_tdata (abfd)->core->signal
513           = bfd_get_16 (abfd, note->descdata + 12);
514
515         /* pr_pid */
516         elf_tdata (abfd)->core->lwpid
517           = bfd_get_32 (abfd, note->descdata + 32);
518
519         /* pr_reg */
520         offset = 112;
521         size = 272;
522
523         break;
524     }
525
526   /* Make a ".reg/999" section.  */
527   return _bfd_elfcore_make_pseudosection (abfd, ".reg",
528                                           size, note->descpos + offset);
529 }
530
531 bfd_boolean
532 _bfd_aarch64_elf_grok_psinfo (bfd *abfd, Elf_Internal_Note *note)
533 {
534   switch (note->descsz)
535     {
536     default:
537       return FALSE;
538
539     case 136:        /* This is sizeof(struct elf_prpsinfo) on Linux/aarch64.  */
540       elf_tdata (abfd)->core->pid = bfd_get_32 (abfd, note->descdata + 24);
541       elf_tdata (abfd)->core->program
542         = _bfd_elfcore_strndup (abfd, note->descdata + 40, 16);
543       elf_tdata (abfd)->core->command
544         = _bfd_elfcore_strndup (abfd, note->descdata + 56, 80);
545     }
546
547   /* Note that for some reason, a spurious space is tacked
548      onto the end of the args in some (at least one anyway)
549      implementations, so strip it off if it exists.  */
550
551   {
552     char *command = elf_tdata (abfd)->core->command;
553     int n = strlen (command);
554
555     if (0 < n && command[n - 1] == ' ')
556       command[n - 1] = '\0';
557   }
558
559   return TRUE;
560 }
561
562 char *
563 _bfd_aarch64_elf_write_core_note (bfd *abfd, char *buf, int *bufsiz, int note_type,
564                                   ...)
565 {
566   switch (note_type)
567     {
568     default:
569       return NULL;
570
571     case NT_PRPSINFO:
572       {
573         char data[136];
574         va_list ap;
575
576         va_start (ap, note_type);
577         memset (data, 0, sizeof (data));
578         strncpy (data + 40, va_arg (ap, const char *), 16);
579         strncpy (data + 56, va_arg (ap, const char *), 80);
580         va_end (ap);
581
582         return elfcore_write_note (abfd, buf, bufsiz, "CORE",
583                                    note_type, data, sizeof (data));
584       }
585
586     case NT_PRSTATUS:
587       {
588         char data[392];
589         va_list ap;
590         long pid;
591         int cursig;
592         const void *greg;
593
594         va_start (ap, note_type);
595         memset (data, 0, sizeof (data));
596         pid = va_arg (ap, long);
597         bfd_put_32 (abfd, pid, data + 32);
598         cursig = va_arg (ap, int);
599         bfd_put_16 (abfd, cursig, data + 12);
600         greg = va_arg (ap, const void *);
601         memcpy (data + 112, greg, 272);
602         va_end (ap);
603
604         return elfcore_write_note (abfd, buf, bufsiz, "CORE",
605                                    note_type, data, sizeof (data));
606       }
607     }
608 }