Automatic date update in version.in
[platform/upstream/binutils.git] / bfd / elfxx-aarch64.c
1 /* AArch64-specific support for ELF.
2    Copyright (C) 2009-2014 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 2:
191       contents = bfd_get_16 (abfd, address);
192       break;
193     case 4:
194       if (howto->src_mask != 0xffffffff)
195         /* Must be 32-bit instruction, always little-endian.  */
196         contents = bfd_getl32 (address);
197       else
198         /* Must be 32-bit data (endianness dependent).  */
199         contents = bfd_get_32 (abfd, address);
200       break;
201     case 8:
202       contents = bfd_get_64 (abfd, address);
203       break;
204     default:
205       abort ();
206     }
207
208   switch (howto->complain_on_overflow)
209     {
210     case complain_overflow_dont:
211       break;
212     case complain_overflow_signed:
213       status = aarch64_signed_overflow (addend,
214                                         howto->bitsize + howto->rightshift);
215       break;
216     case complain_overflow_unsigned:
217       status = aarch64_unsigned_overflow (addend,
218                                           howto->bitsize + howto->rightshift);
219       break;
220     case complain_overflow_bitfield:
221     default:
222       abort ();
223     }
224
225   addend >>= howto->rightshift;
226
227   switch (r_type)
228     {
229     case BFD_RELOC_AARCH64_JUMP26:
230     case BFD_RELOC_AARCH64_CALL26:
231       contents = reencode_branch_ofs_26 (contents, addend);
232       break;
233
234     case BFD_RELOC_AARCH64_BRANCH19:
235       contents = reencode_cond_branch_ofs_19 (contents, addend);
236       break;
237
238     case BFD_RELOC_AARCH64_TSTBR14:
239       contents = reencode_tst_branch_ofs_14 (contents, addend);
240       break;
241
242     case BFD_RELOC_AARCH64_LD_LO19_PCREL:
243     case BFD_RELOC_AARCH64_GOT_LD_PREL19:
244       if (old_addend & ((1 << howto->rightshift) - 1))
245         return bfd_reloc_overflow;
246       contents = reencode_ld_lit_ofs_19 (contents, addend);
247       break;
248
249     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_CALL:
250       break;
251
252     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSGD_ADR_PAGE21:
253     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_ADR_GOTTPREL_PAGE21:
254     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_ADR_PAGE21:
255     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_GOT_PAGE:
256     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_LO21_PCREL:
257     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_HI21_PCREL:
258     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_HI21_NC_PCREL:
259       contents = reencode_adr_imm (contents, addend);
260       break;
261
262     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSGD_ADD_LO12_NC:
263     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_ADD_TPREL_LO12:
264     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_ADD_TPREL_HI12:
265     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_ADD_TPREL_LO12_NC:
266     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_ADD_LO12_NC:
267     case BFD_RELOC_AARCH64_ADD_LO12:
268       /* Corresponds to: add rd, rn, #uimm12 to provide the low order
269          12 bits of the page offset following
270          BFD_RELOC_AARCH64_ADR_HI21_PCREL which computes the
271          (pc-relative) page base.  */
272       contents = reencode_add_imm (contents, addend);
273       break;
274
275     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST8_LO12:
276     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST16_LO12:
277     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST32_LO12:
278     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST64_LO12:
279     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST128_LO12:
280     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_LD64_LO12_NC:
281     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_LD32_LO12_NC:
282     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_LD64_GOTTPREL_LO12_NC:
283     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_LD32_GOTTPREL_LO12_NC:
284     case BFD_RELOC_AARCH64_LD64_GOT_LO12_NC:
285     case BFD_RELOC_AARCH64_LD32_GOT_LO12_NC:
286       if (old_addend & ((1 << howto->rightshift) - 1))
287         return bfd_reloc_overflow;
288       /* Used for ldr*|str* rt, [rn, #uimm12] to provide the low order
289          12 bits of the page offset following BFD_RELOC_AARCH64_ADR_HI21_PCREL
290          which computes the (pc-relative) page base.  */
291       contents = reencode_ldst_pos_imm (contents, addend);
292       break;
293
294       /* Group relocations to create high bits of a 16, 32, 48 or 64
295          bit signed data or abs address inline. Will change
296          instruction to MOVN or MOVZ depending on sign of calculated
297          value.  */
298
299     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G2:
300     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G1:
301     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G1_NC:
302     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G0:
303     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G0_NC:
304     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G0_S:
305     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G1_S:
306     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G2_S:
307       /* NOTE: We can only come here with movz or movn.  */
308       if (addend < 0)
309         {
310           /* Force use of MOVN.  */
311           addend = ~addend;
312           contents = reencode_movzn_to_movn (contents);
313         }
314       else
315         {
316           /* Force use of MOVZ.  */
317           contents = reencode_movzn_to_movz (contents);
318         }
319       /* fall through */
320
321       /* Group relocations to create a 16, 32, 48 or 64 bit unsigned
322          data or abs address inline.  */
323
324     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G0:
325     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G0_NC:
326     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G1:
327     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G1_NC:
328     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G2:
329     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G2_NC:
330     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G3:
331       contents = reencode_movw_imm (contents, addend);
332       break;
333
334     default:
335       /* Repack simple data */
336       if (howto->dst_mask & (howto->dst_mask + 1))
337         return bfd_reloc_notsupported;
338
339       contents = ((contents & ~howto->dst_mask) | (addend & howto->dst_mask));
340       break;
341     }
342
343   switch (size)
344     {
345     case 2:
346       bfd_put_16 (abfd, contents, address);
347       break;
348     case 4:
349       if (howto->dst_mask != 0xffffffff)
350         /* must be 32-bit instruction, always little-endian */
351         bfd_putl32 (contents, address);
352       else
353         /* must be 32-bit data (endianness dependent) */
354         bfd_put_32 (abfd, contents, address);
355       break;
356     case 8:
357       bfd_put_64 (abfd, contents, address);
358       break;
359     default:
360       abort ();
361     }
362
363   return status;
364 }
365
366 bfd_vma
367 _bfd_aarch64_elf_resolve_relocation (bfd_reloc_code_real_type r_type,
368                                      bfd_vma place, bfd_vma value,
369                                      bfd_vma addend, bfd_boolean weak_undef_p)
370 {
371   switch (r_type)
372     {
373     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_CALL:
374     case BFD_RELOC_AARCH64_NONE:
375       break;
376
377     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_LO21_PCREL:
378     case BFD_RELOC_AARCH64_BRANCH19:
379     case BFD_RELOC_AARCH64_LD_LO19_PCREL:
380     case BFD_RELOC_AARCH64_16_PCREL:
381     case BFD_RELOC_AARCH64_32_PCREL:
382     case BFD_RELOC_AARCH64_64_PCREL:
383     case BFD_RELOC_AARCH64_TSTBR14:
384       if (weak_undef_p)
385         value = place;
386       value = value + addend - place;
387       break;
388
389     case BFD_RELOC_AARCH64_CALL26:
390     case BFD_RELOC_AARCH64_JUMP26:
391       value = value + addend - place;
392       break;
393
394     case BFD_RELOC_AARCH64_16:
395     case BFD_RELOC_AARCH64_32:
396     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G0_S:
397     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G1_S:
398     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G2_S:
399     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G0:
400     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G0_NC:
401     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G1:
402     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G1_NC:
403     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G2:
404     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G2_NC:
405     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G3:
406       value = value + addend;
407       break;
408
409     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_HI21_PCREL:
410     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_HI21_NC_PCREL:
411       if (weak_undef_p)
412         value = PG (place);
413       value = PG (value + addend) - PG (place);
414       break;
415
416     case BFD_RELOC_AARCH64_GOT_LD_PREL19:
417       value = value + addend - place;
418       break;
419
420     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_GOT_PAGE:
421     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_ADR_PAGE21:
422     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSGD_ADR_PAGE21:
423     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_ADR_GOTTPREL_PAGE21:
424       value = PG (value + addend) - PG (place);
425       break;
426
427     case BFD_RELOC_AARCH64_ADD_LO12:
428     case BFD_RELOC_AARCH64_LD64_GOT_LO12_NC:
429     case BFD_RELOC_AARCH64_LD32_GOT_LO12_NC:
430     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST8_LO12:
431     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST16_LO12:
432     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST32_LO12:
433     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST64_LO12:
434     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST128_LO12:
435     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_ADD_LO12_NC:
436     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_ADD:
437     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_LD64_LO12_NC:
438     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_LD32_LO12_NC:
439     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_LDR:
440     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSGD_ADD_LO12_NC:
441     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_LD64_GOTTPREL_LO12_NC:
442     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_LD32_GOTTPREL_LO12_NC:
443     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_ADD_TPREL_LO12:
444     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_ADD_TPREL_LO12_NC:
445       value = PG_OFFSET (value + addend);
446       break;
447
448     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G1:
449     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G1_NC:
450       value = (value + addend) & (bfd_vma) 0xffff0000;
451       break;
452     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_ADD_TPREL_HI12:
453       value = (value + addend) & (bfd_vma) 0xfff000;
454       break;
455
456     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G0:
457     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G0_NC:
458       value = (value + addend) & (bfd_vma) 0xffff;
459       break;
460
461     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G2:
462       value = (value + addend) & ~(bfd_vma) 0xffffffff;
463       value -= place & ~(bfd_vma) 0xffffffff;
464       break;
465
466     default:
467       break;
468     }
469
470   return value;
471 }
472
473 /* Hook called by the linker routine which adds symbols from an object
474    file.  */
475
476 bfd_boolean
477 _bfd_aarch64_elf_add_symbol_hook (bfd *abfd, struct bfd_link_info *info,
478                                   Elf_Internal_Sym *sym,
479                                   const char **namep ATTRIBUTE_UNUSED,
480                                   flagword *flagsp ATTRIBUTE_UNUSED,
481                                   asection **secp ATTRIBUTE_UNUSED,
482                                   bfd_vma *valp ATTRIBUTE_UNUSED)
483 {
484   if ((ELF_ST_TYPE (sym->st_info) == STT_GNU_IFUNC
485        || ELF_ST_BIND (sym->st_info) == STB_GNU_UNIQUE)
486       && (abfd->flags & DYNAMIC) == 0
487       && bfd_get_flavour (info->output_bfd) == bfd_target_elf_flavour)
488     elf_tdata (info->output_bfd)->has_gnu_symbols = TRUE;
489
490   return TRUE;
491 }
492
493 /* Support for core dump NOTE sections.  */
494
495 bfd_boolean
496 _bfd_aarch64_elf_grok_prstatus (bfd *abfd, Elf_Internal_Note *note)
497 {
498   int offset;
499   size_t size;
500
501   switch (note->descsz)
502     {
503       default:
504         return FALSE;
505
506       case 392:         /* sizeof(struct elf_prstatus) on Linux/arm64.  */
507         /* pr_cursig */
508         elf_tdata (abfd)->core->signal
509           = bfd_get_16 (abfd, note->descdata + 12);
510
511         /* pr_pid */
512         elf_tdata (abfd)->core->lwpid
513           = bfd_get_32 (abfd, note->descdata + 32);
514
515         /* pr_reg */
516         offset = 112;
517         size = 272;
518
519         break;
520     }
521
522   /* Make a ".reg/999" section.  */
523   return _bfd_elfcore_make_pseudosection (abfd, ".reg",
524                                           size, note->descpos + offset);
525 }
526
527 bfd_boolean
528 _bfd_aarch64_elf_grok_psinfo (bfd *abfd, Elf_Internal_Note *note)
529 {
530   switch (note->descsz)
531     {
532     default:
533       return FALSE;
534
535     case 136:        /* This is sizeof(struct elf_prpsinfo) on Linux/aarch64.  */
536       elf_tdata (abfd)->core->pid = bfd_get_32 (abfd, note->descdata + 24);
537       elf_tdata (abfd)->core->program
538         = _bfd_elfcore_strndup (abfd, note->descdata + 40, 16);
539       elf_tdata (abfd)->core->command
540         = _bfd_elfcore_strndup (abfd, note->descdata + 56, 80);
541     }
542
543   /* Note that for some reason, a spurious space is tacked
544      onto the end of the args in some (at least one anyway)
545      implementations, so strip it off if it exists.  */
546
547   {
548     char *command = elf_tdata (abfd)->core->command;
549     int n = strlen (command);
550
551     if (0 < n && command[n - 1] == ' ')
552       command[n - 1] = '\0';
553   }
554
555   return TRUE;
556 }
557
558 char *
559 _bfd_aarch64_elf_write_core_note (bfd *abfd, char *buf, int *bufsiz, int note_type,
560                                   ...)
561 {
562   switch (note_type)
563     {
564     default:
565       return NULL;
566
567     case NT_PRPSINFO:
568       {
569         char data[136];
570         va_list ap;
571
572         va_start (ap, note_type);
573         memset (data, 0, sizeof (data));
574         strncpy (data + 40, va_arg (ap, const char *), 16);
575         strncpy (data + 56, va_arg (ap, const char *), 80);
576         va_end (ap);
577
578         return elfcore_write_note (abfd, buf, bufsiz, "CORE",
579                                    note_type, data, sizeof (data));
580       }
581
582     case NT_PRSTATUS:
583       {
584         char data[392];
585         va_list ap;
586         long pid;
587         int cursig;
588         const void *greg;
589
590         va_start (ap, note_type);
591         memset (data, 0, sizeof (data));
592         pid = va_arg (ap, long);
593         bfd_put_32 (abfd, pid, data + 32);
594         cursig = va_arg (ap, int);
595         bfd_put_16 (abfd, cursig, data + 12);
596         greg = va_arg (ap, const void *);
597         memcpy (data + 112, greg, 272);
598         va_end (ap);
599
600         return elfcore_write_note (abfd, buf, bufsiz, "CORE",
601                                    note_type, data, sizeof (data));
602       }
603     }
604 }