[AArch64] Workaround for Cortex A53 erratum 843419
[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 /* Sign-extend VALUE, which has the indicated number of BITS.  */
29
30 bfd_signed_vma
31 _bfd_aarch64_sign_extend (bfd_vma value, int bits)
32 {
33   if (value & ((bfd_vma) 1 << (bits - 1)))
34     /* VALUE is negative.  */
35     value |= ((bfd_vma) - 1) << bits;
36
37   return value;
38 }
39
40 /* Decode the IMM field of ADRP.  */
41
42 uint32_t
43 _bfd_aarch64_decode_adrp_imm (uint32_t insn)
44 {
45   return (((insn >> 5) & MASK (19)) << 2) | ((insn >> 29) & MASK (2));
46 }
47
48 /* Reencode the imm field of add immediate.  */
49 static inline uint32_t
50 reencode_add_imm (uint32_t insn, uint32_t imm)
51 {
52   return (insn & ~(MASK (12) << 10)) | ((imm & MASK (12)) << 10);
53 }
54
55 /* Reencode the IMM field of ADR.  */
56
57 uint32_t
58 _bfd_aarch64_reencode_adr_imm (uint32_t insn, uint32_t imm)
59 {
60   return (insn & ~((MASK (2) << 29) | (MASK (19) << 5)))
61     | ((imm & MASK (2)) << 29) | ((imm & (MASK (19) << 2)) << 3);
62 }
63
64 /* Reencode the imm field of ld/st pos immediate.  */
65 static inline uint32_t
66 reencode_ldst_pos_imm (uint32_t insn, uint32_t imm)
67 {
68   return (insn & ~(MASK (12) << 10)) | ((imm & MASK (12)) << 10);
69 }
70
71 /* Encode the 26-bit offset of unconditional branch.  */
72 static inline uint32_t
73 reencode_branch_ofs_26 (uint32_t insn, uint32_t ofs)
74 {
75   return (insn & ~MASK (26)) | (ofs & MASK (26));
76 }
77
78 /* Encode the 19-bit offset of conditional branch and compare & branch.  */
79 static inline uint32_t
80 reencode_cond_branch_ofs_19 (uint32_t insn, uint32_t ofs)
81 {
82   return (insn & ~(MASK (19) << 5)) | ((ofs & MASK (19)) << 5);
83 }
84
85 /* Decode the 19-bit offset of load literal.  */
86 static inline uint32_t
87 reencode_ld_lit_ofs_19 (uint32_t insn, uint32_t ofs)
88 {
89   return (insn & ~(MASK (19) << 5)) | ((ofs & MASK (19)) << 5);
90 }
91
92 /* Encode the 14-bit offset of test & branch.  */
93 static inline uint32_t
94 reencode_tst_branch_ofs_14 (uint32_t insn, uint32_t ofs)
95 {
96   return (insn & ~(MASK (14) << 5)) | ((ofs & MASK (14)) << 5);
97 }
98
99 /* Reencode the imm field of move wide.  */
100 static inline uint32_t
101 reencode_movw_imm (uint32_t insn, uint32_t imm)
102 {
103   return (insn & ~(MASK (16) << 5)) | ((imm & MASK (16)) << 5);
104 }
105
106 /* Reencode mov[zn] to movz.  */
107 static inline uint32_t
108 reencode_movzn_to_movz (uint32_t opcode)
109 {
110   return opcode | (1 << 30);
111 }
112
113 /* Reencode mov[zn] to movn.  */
114 static inline uint32_t
115 reencode_movzn_to_movn (uint32_t opcode)
116 {
117   return opcode & ~(1 << 30);
118 }
119
120 /* Return non-zero if the indicated VALUE has overflowed the maximum
121    range expressible by a unsigned number with the indicated number of
122    BITS.  */
123
124 static bfd_reloc_status_type
125 aarch64_unsigned_overflow (bfd_vma value, unsigned int bits)
126 {
127   bfd_vma lim;
128   if (bits >= sizeof (bfd_vma) * 8)
129     return bfd_reloc_ok;
130   lim = (bfd_vma) 1 << bits;
131   if (value >= lim)
132     return bfd_reloc_overflow;
133   return bfd_reloc_ok;
134 }
135
136 /* Return non-zero if the indicated VALUE has overflowed the maximum
137    range expressible by an signed number with the indicated number of
138    BITS.  */
139
140 static bfd_reloc_status_type
141 aarch64_signed_overflow (bfd_vma value, unsigned int bits)
142 {
143   bfd_signed_vma svalue = (bfd_signed_vma) value;
144   bfd_signed_vma lim;
145
146   if (bits >= sizeof (bfd_vma) * 8)
147     return bfd_reloc_ok;
148   lim = (bfd_signed_vma) 1 << (bits - 1);
149   if (svalue < -lim || svalue >= lim)
150     return bfd_reloc_overflow;
151   return bfd_reloc_ok;
152 }
153
154 /* Insert the addend/value into the instruction or data object being
155    relocated.  */
156 bfd_reloc_status_type
157 _bfd_aarch64_elf_put_addend (bfd *abfd,
158                              bfd_byte *address, bfd_reloc_code_real_type r_type,
159                              reloc_howto_type *howto, bfd_signed_vma addend)
160 {
161   bfd_reloc_status_type status = bfd_reloc_ok;
162   bfd_signed_vma old_addend = addend;
163   bfd_vma contents;
164   int size;
165
166   size = bfd_get_reloc_size (howto);
167   switch (size)
168     {
169     case 0:
170       return status;
171     case 2:
172       contents = bfd_get_16 (abfd, address);
173       break;
174     case 4:
175       if (howto->src_mask != 0xffffffff)
176         /* Must be 32-bit instruction, always little-endian.  */
177         contents = bfd_getl32 (address);
178       else
179         /* Must be 32-bit data (endianness dependent).  */
180         contents = bfd_get_32 (abfd, address);
181       break;
182     case 8:
183       contents = bfd_get_64 (abfd, address);
184       break;
185     default:
186       abort ();
187     }
188
189   switch (howto->complain_on_overflow)
190     {
191     case complain_overflow_dont:
192       break;
193     case complain_overflow_signed:
194       status = aarch64_signed_overflow (addend,
195                                         howto->bitsize + howto->rightshift);
196       break;
197     case complain_overflow_unsigned:
198       status = aarch64_unsigned_overflow (addend,
199                                           howto->bitsize + howto->rightshift);
200       break;
201     case complain_overflow_bitfield:
202     default:
203       abort ();
204     }
205
206   addend >>= howto->rightshift;
207
208   switch (r_type)
209     {
210     case BFD_RELOC_AARCH64_JUMP26:
211     case BFD_RELOC_AARCH64_CALL26:
212       contents = reencode_branch_ofs_26 (contents, addend);
213       break;
214
215     case BFD_RELOC_AARCH64_BRANCH19:
216       contents = reencode_cond_branch_ofs_19 (contents, addend);
217       break;
218
219     case BFD_RELOC_AARCH64_TSTBR14:
220       contents = reencode_tst_branch_ofs_14 (contents, addend);
221       break;
222
223     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_LD_PREL19:
224     case BFD_RELOC_AARCH64_LD_LO19_PCREL:
225     case BFD_RELOC_AARCH64_GOT_LD_PREL19:
226     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_LD_GOTTPREL_PREL19:
227       if (old_addend & ((1 << howto->rightshift) - 1))
228         return bfd_reloc_overflow;
229       contents = reencode_ld_lit_ofs_19 (contents, addend);
230       break;
231
232     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_CALL:
233       break;
234
235     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_ADR_PREL21:
236     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSGD_ADR_PREL21:
237     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSGD_ADR_PAGE21:
238     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_ADR_GOTTPREL_PAGE21:
239     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_ADR_PAGE21:
240     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_GOT_PAGE:
241     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_LO21_PCREL:
242     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_HI21_PCREL:
243     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_HI21_NC_PCREL:
244       contents = _bfd_aarch64_reencode_adr_imm (contents, addend);
245       break;
246
247     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSGD_ADD_LO12_NC:
248     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_ADD_TPREL_LO12:
249     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_ADD_TPREL_HI12:
250     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_ADD_TPREL_LO12_NC:
251     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_ADD_LO12_NC:
252     case BFD_RELOC_AARCH64_ADD_LO12:
253       /* Corresponds to: add rd, rn, #uimm12 to provide the low order
254          12 bits of the page offset following
255          BFD_RELOC_AARCH64_ADR_HI21_PCREL which computes the
256          (pc-relative) page base.  */
257       contents = reencode_add_imm (contents, addend);
258       break;
259
260     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST8_LO12:
261     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST16_LO12:
262     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST32_LO12:
263     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST64_LO12:
264     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST128_LO12:
265     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_LD64_LO12_NC:
266     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_LD32_LO12_NC:
267     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_LD64_GOTTPREL_LO12_NC:
268     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_LD32_GOTTPREL_LO12_NC:
269     case BFD_RELOC_AARCH64_LD64_GOT_LO12_NC:
270     case BFD_RELOC_AARCH64_LD32_GOT_LO12_NC:
271       if (old_addend & ((1 << howto->rightshift) - 1))
272         return bfd_reloc_overflow;
273       /* Used for ldr*|str* rt, [rn, #uimm12] to provide the low order
274          12 bits of the page offset following BFD_RELOC_AARCH64_ADR_HI21_PCREL
275          which computes the (pc-relative) page base.  */
276       contents = reencode_ldst_pos_imm (contents, addend);
277       break;
278
279       /* Group relocations to create high bits of a 16, 32, 48 or 64
280          bit signed data or abs address inline. Will change
281          instruction to MOVN or MOVZ depending on sign of calculated
282          value.  */
283
284     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G2:
285     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G1:
286     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G0:
287     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G0_S:
288     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G1_S:
289     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G2_S:
290       /* NOTE: We can only come here with movz or movn.  */
291       if (addend < 0)
292         {
293           /* Force use of MOVN.  */
294           addend = ~addend;
295           contents = reencode_movzn_to_movn (contents);
296         }
297       else
298         {
299           /* Force use of MOVZ.  */
300           contents = reencode_movzn_to_movz (contents);
301         }
302       /* fall through */
303
304       /* Group relocations to create a 16, 32, 48 or 64 bit unsigned
305          data or abs address inline.  */
306
307     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G0_NC:
308     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G1_NC:
309     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G0:
310     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G0_NC:
311     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G1:
312     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G1_NC:
313     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G2:
314     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G2_NC:
315     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G3:
316       contents = reencode_movw_imm (contents, addend);
317       break;
318
319     default:
320       /* Repack simple data */
321       if (howto->dst_mask & (howto->dst_mask + 1))
322         return bfd_reloc_notsupported;
323
324       contents = ((contents & ~howto->dst_mask) | (addend & howto->dst_mask));
325       break;
326     }
327
328   switch (size)
329     {
330     case 2:
331       bfd_put_16 (abfd, contents, address);
332       break;
333     case 4:
334       if (howto->dst_mask != 0xffffffff)
335         /* must be 32-bit instruction, always little-endian */
336         bfd_putl32 (contents, address);
337       else
338         /* must be 32-bit data (endianness dependent) */
339         bfd_put_32 (abfd, contents, address);
340       break;
341     case 8:
342       bfd_put_64 (abfd, contents, address);
343       break;
344     default:
345       abort ();
346     }
347
348   return status;
349 }
350
351 bfd_vma
352 _bfd_aarch64_elf_resolve_relocation (bfd_reloc_code_real_type r_type,
353                                      bfd_vma place, bfd_vma value,
354                                      bfd_vma addend, bfd_boolean weak_undef_p)
355 {
356   switch (r_type)
357     {
358     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_CALL:
359     case BFD_RELOC_AARCH64_NONE:
360       break;
361
362     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_ADR_PREL21:
363     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_LD_PREL19:
364     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSGD_ADR_PREL21:
365     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_LD_GOTTPREL_PREL19:
366     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_LO21_PCREL:
367     case BFD_RELOC_AARCH64_BRANCH19:
368     case BFD_RELOC_AARCH64_LD_LO19_PCREL:
369     case BFD_RELOC_AARCH64_16_PCREL:
370     case BFD_RELOC_AARCH64_32_PCREL:
371     case BFD_RELOC_AARCH64_64_PCREL:
372     case BFD_RELOC_AARCH64_TSTBR14:
373       if (weak_undef_p)
374         value = place;
375       value = value + addend - place;
376       break;
377
378     case BFD_RELOC_AARCH64_CALL26:
379     case BFD_RELOC_AARCH64_JUMP26:
380       value = value + addend - place;
381       break;
382
383     case BFD_RELOC_AARCH64_16:
384     case BFD_RELOC_AARCH64_32:
385     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G0_S:
386     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G1_S:
387     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G2_S:
388     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G0:
389     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G0_NC:
390     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G1:
391     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G1_NC:
392     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G2:
393     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G2_NC:
394     case BFD_RELOC_AARCH64_MOVW_G3:
395       value = value + addend;
396       break;
397
398     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_HI21_PCREL:
399     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_HI21_NC_PCREL:
400       if (weak_undef_p)
401         value = PG (place);
402       value = PG (value + addend) - PG (place);
403       break;
404
405     case BFD_RELOC_AARCH64_GOT_LD_PREL19:
406       value = value + addend - place;
407       break;
408
409     case BFD_RELOC_AARCH64_ADR_GOT_PAGE:
410     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_ADR_PAGE21:
411     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSGD_ADR_PAGE21:
412     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_ADR_GOTTPREL_PAGE21:
413       value = PG (value + addend) - PG (place);
414       break;
415
416     case BFD_RELOC_AARCH64_ADD_LO12:
417     case BFD_RELOC_AARCH64_LD64_GOT_LO12_NC:
418     case BFD_RELOC_AARCH64_LD32_GOT_LO12_NC:
419     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST8_LO12:
420     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST16_LO12:
421     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST32_LO12:
422     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST64_LO12:
423     case BFD_RELOC_AARCH64_LDST128_LO12:
424     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_ADD_LO12_NC:
425     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_ADD:
426     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_LD64_LO12_NC:
427     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_LD32_LO12_NC:
428     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSDESC_LDR:
429     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSGD_ADD_LO12_NC:
430     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_LD64_GOTTPREL_LO12_NC:
431     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSIE_LD32_GOTTPREL_LO12_NC:
432     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_ADD_TPREL_LO12:
433     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_ADD_TPREL_LO12_NC:
434       value = PG_OFFSET (value + addend);
435       break;
436
437     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G1:
438     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G1_NC:
439       value = (value + addend) & (bfd_vma) 0xffff0000;
440       break;
441     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_ADD_TPREL_HI12:
442       /* Mask off low 12bits, keep all other high bits, so that the later
443          generic code could check whehter there is overflow.  */
444       value = (value + addend) & ~(bfd_vma) 0xfff;
445       break;
446
447     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G0:
448     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G0_NC:
449       value = (value + addend) & (bfd_vma) 0xffff;
450       break;
451
452     case BFD_RELOC_AARCH64_TLSLE_MOVW_TPREL_G2:
453       value = (value + addend) & ~(bfd_vma) 0xffffffff;
454       value -= place & ~(bfd_vma) 0xffffffff;
455       break;
456
457     default:
458       break;
459     }
460
461   return value;
462 }
463
464 /* Hook called by the linker routine which adds symbols from an object
465    file.  */
466
467 bfd_boolean
468 _bfd_aarch64_elf_add_symbol_hook (bfd *abfd, struct bfd_link_info *info,
469                                   Elf_Internal_Sym *sym,
470                                   const char **namep ATTRIBUTE_UNUSED,
471                                   flagword *flagsp ATTRIBUTE_UNUSED,
472                                   asection **secp ATTRIBUTE_UNUSED,
473                                   bfd_vma *valp ATTRIBUTE_UNUSED)
474 {
475   if ((ELF_ST_TYPE (sym->st_info) == STT_GNU_IFUNC
476        || ELF_ST_BIND (sym->st_info) == STB_GNU_UNIQUE)
477       && (abfd->flags & DYNAMIC) == 0
478       && bfd_get_flavour (info->output_bfd) == bfd_target_elf_flavour)
479     elf_tdata (info->output_bfd)->has_gnu_symbols = TRUE;
480
481   return TRUE;
482 }
483
484 /* Support for core dump NOTE sections.  */
485
486 bfd_boolean
487 _bfd_aarch64_elf_grok_prstatus (bfd *abfd, Elf_Internal_Note *note)
488 {
489   int offset;
490   size_t size;
491
492   switch (note->descsz)
493     {
494       default:
495         return FALSE;
496
497       case 392:         /* sizeof(struct elf_prstatus) on Linux/arm64.  */
498         /* pr_cursig */
499         elf_tdata (abfd)->core->signal
500           = bfd_get_16 (abfd, note->descdata + 12);
501
502         /* pr_pid */
503         elf_tdata (abfd)->core->lwpid
504           = bfd_get_32 (abfd, note->descdata + 32);
505
506         /* pr_reg */
507         offset = 112;
508         size = 272;
509
510         break;
511     }
512
513   /* Make a ".reg/999" section.  */
514   return _bfd_elfcore_make_pseudosection (abfd, ".reg",
515                                           size, note->descpos + offset);
516 }
517
518 bfd_boolean
519 _bfd_aarch64_elf_grok_psinfo (bfd *abfd, Elf_Internal_Note *note)
520 {
521   switch (note->descsz)
522     {
523     default:
524       return FALSE;
525
526     case 136:        /* This is sizeof(struct elf_prpsinfo) on Linux/aarch64.  */
527       elf_tdata (abfd)->core->pid = bfd_get_32 (abfd, note->descdata + 24);
528       elf_tdata (abfd)->core->program
529         = _bfd_elfcore_strndup (abfd, note->descdata + 40, 16);
530       elf_tdata (abfd)->core->command
531         = _bfd_elfcore_strndup (abfd, note->descdata + 56, 80);
532     }
533
534   /* Note that for some reason, a spurious space is tacked
535      onto the end of the args in some (at least one anyway)
536      implementations, so strip it off if it exists.  */
537
538   {
539     char *command = elf_tdata (abfd)->core->command;
540     int n = strlen (command);
541
542     if (0 < n && command[n - 1] == ' ')
543       command[n - 1] = '\0';
544   }
545
546   return TRUE;
547 }
548
549 char *
550 _bfd_aarch64_elf_write_core_note (bfd *abfd, char *buf, int *bufsiz, int note_type,
551                                   ...)
552 {
553   switch (note_type)
554     {
555     default:
556       return NULL;
557
558     case NT_PRPSINFO:
559       {
560         char data[136];
561         va_list ap;
562
563         va_start (ap, note_type);
564         memset (data, 0, sizeof (data));
565         strncpy (data + 40, va_arg (ap, const char *), 16);
566         strncpy (data + 56, va_arg (ap, const char *), 80);
567         va_end (ap);
568
569         return elfcore_write_note (abfd, buf, bufsiz, "CORE",
570                                    note_type, data, sizeof (data));
571       }
572
573     case NT_PRSTATUS:
574       {
575         char data[392];
576         va_list ap;
577         long pid;
578         int cursig;
579         const void *greg;
580
581         va_start (ap, note_type);
582         memset (data, 0, sizeof (data));
583         pid = va_arg (ap, long);
584         bfd_put_32 (abfd, pid, data + 32);
585         cursig = va_arg (ap, int);
586         bfd_put_16 (abfd, cursig, data + 12);
587         greg = va_arg (ap, const void *);
588         memcpy (data + 112, greg, 272);
589         va_end (ap);
590
591         return elfcore_write_note (abfd, buf, bufsiz, "CORE",
592                                    note_type, data, sizeof (data));
593       }
594     }
595 }