gdb/arm-linux-tdep.c

   1 /* GNU/Linux on ARM target support.
   2    Copyright 1999, 2000 Free Software Foundation, Inc.
   3
   4    This file is part of GDB.
   5
   6    This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7    it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8    the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9    (at your option) any later version.
  10
  11    This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14    GNU General Public License for more details.
  15
  16    You should have received a copy of the GNU General Public License
  17    along with this program; if not, write to the Free Software
  18    Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
  19    Boston, MA 02111-1307, USA.  */
  20
  21 #include "defs.h"
  22 #include "target.h"
  23 #include "value.h"
  24 #include "gdbtypes.h"
  25 #include "floatformat.h"
  26
  27 /* For arm_linux_skip_solib_resolver.  */
  28 #include "symtab.h"
  29 #include "symfile.h"
  30 #include "objfiles.h"
  31
  32 #ifdef GET_LONGJMP_TARGET
  33
  34 /* Figure out where the longjmp will land.  We expect that we have
  35    just entered longjmp and haven't yet altered r0, r1, so the
  36    arguments are still in the registers.  (A1_REGNUM) points at the
  37    jmp_buf structure from which we extract the pc (JB_PC) that we will
  38    land at.  The pc is copied into ADDR.  This routine returns true on
  39    success. */
  40
  41 #define LONGJMP_TARGET_SIZE     sizeof(int)
  42 #define JB_ELEMENT_SIZE         sizeof(int)
  43 #define JB_SL                   18
  44 #define JB_FP                   19
  45 #define JB_SP                   20
  46 #define JB_PC                   21
  47
  48 int
  49 arm_get_longjmp_target (CORE_ADDR * pc)
  50 {
  51   CORE_ADDR jb_addr;
  52   char buf[LONGJMP_TARGET_SIZE];
  53
  54   jb_addr = read_register (A1_REGNUM);
  55
  56   if (target_read_memory (jb_addr + JB_PC * JB_ELEMENT_SIZE, buf,
  57                           LONGJMP_TARGET_SIZE))
  58     return 0;
  59
  60   *pc = extract_address (buf, LONGJMP_TARGET_SIZE);
  61   return 1;
  62 }
  63
  64 #endif /* GET_LONGJMP_TARGET */
  65
  66 /* Extract from an array REGBUF containing the (raw) register state
  67    a function return value of type TYPE, and copy that, in virtual format,
  68    into VALBUF.  */
  69
  70 void
  71 arm_linux_extract_return_value (struct type *type,
  72                                 char regbuf[REGISTER_BYTES],
  73                                 char *valbuf)
  74 {
  75   /* ScottB: This needs to be looked at to handle the different
  76      floating point emulators on ARM Linux.  Right now the code
  77      assumes that fetch inferior registers does the right thing for
  78      GDB.  I suspect this won't handle NWFPE registers correctly, nor
  79      will the default ARM version (arm_extract_return_value()).  */
  80
  81   int regnum = (TYPE_CODE_FLT == TYPE_CODE (type)) ? F0_REGNUM : A1_REGNUM;
  82   memcpy (valbuf, &regbuf[REGISTER_BYTE (regnum)], TYPE_LENGTH (type));
  83 }
  84
  85 /* Note: ScottB
  86
  87    This function does not support passing parameters using the FPA
  88    variant of the APCS.  It passes any floating point arguments in the
  89    general registers and/or on the stack.
  90
  91    FIXME:  This and arm_push_arguments should be merged.  However this
  92            function breaks on a little endian host, big endian target
  93            using the COFF file format.  ELF is ok.
  94
  95            ScottB.  */
  96
  97 /* Addresses for calling Thumb functions have the bit 0 set.
  98    Here are some macros to test, set, or clear bit 0 of addresses.  */
  99 #define IS_THUMB_ADDR(addr)     ((addr) & 1)
 100 #define MAKE_THUMB_ADDR(addr)   ((addr) | 1)
 101 #define UNMAKE_THUMB_ADDR(addr) ((addr) & ~1)
 102
 103 CORE_ADDR
 104 arm_linux_push_arguments (int nargs, value_ptr * args, CORE_ADDR sp,
 105                           int struct_return, CORE_ADDR struct_addr)
 106 {
 107   char *fp;
 108   int argnum, argreg, nstack_size;
 109
 110   /* Walk through the list of args and determine how large a temporary
 111      stack is required.  Need to take care here as structs may be
 112      passed on the stack, and we have to to push them.  */
 113   nstack_size = -4 * REGISTER_SIZE;     /* Some arguments go into A1-A4.  */
 114
 115   if (struct_return)                    /* The struct address goes in A1.  */
 116     nstack_size += REGISTER_SIZE;
 117
 118   /* Walk through the arguments and add their size to nstack_size.  */
 119   for (argnum = 0; argnum < nargs; argnum++)
 120     {
 121       int len;
 122       struct type *arg_type;
 123
 124       arg_type = check_typedef (VALUE_TYPE (args[argnum]));
 125       len = TYPE_LENGTH (arg_type);
 126
 127       /* ANSI C code passes float arguments as integers, K&R code
 128          passes float arguments as doubles.  Correct for this here.  */
 129       if (TYPE_CODE_FLT == TYPE_CODE (arg_type) && REGISTER_SIZE == len)
 130         nstack_size += FP_REGISTER_VIRTUAL_SIZE;
 131       else
 132         nstack_size += len;
 133     }
 134
 135   /* Allocate room on the stack, and initialize our stack frame
 136      pointer.  */
 137   fp = NULL;
 138   if (nstack_size > 0)
 139     {
 140       sp -= nstack_size;
 141       fp = (char *) sp;
 142     }
 143
 144   /* Initialize the integer argument register pointer.  */
 145   argreg = A1_REGNUM;
 146
 147   /* The struct_return pointer occupies the first parameter passing
 148      register.  */
 149   if (struct_return)
 150     write_register (argreg++, struct_addr);
 151
 152   /* Process arguments from left to right.  Store as many as allowed
 153      in the parameter passing registers (A1-A4), and save the rest on
 154      the temporary stack.  */
 155   for (argnum = 0; argnum < nargs; argnum++)
 156     {
 157       int len;
 158       char *val;
 159       double dbl_arg;
 160       CORE_ADDR regval;
 161       enum type_code typecode;
 162       struct type *arg_type, *target_type;
 163
 164       arg_type = check_typedef (VALUE_TYPE (args[argnum]));
 165       target_type = TYPE_TARGET_TYPE (arg_type);
 166       len = TYPE_LENGTH (arg_type);
 167       typecode = TYPE_CODE (arg_type);
 168       val = (char *) VALUE_CONTENTS (args[argnum]);
 169
 170       /* ANSI C code passes float arguments as integers, K&R code
 171          passes float arguments as doubles.  The .stabs record for
 172          for ANSI prototype floating point arguments records the
 173          type as FP_INTEGER, while a K&R style (no prototype)
 174          .stabs records the type as FP_FLOAT.  In this latter case
 175          the compiler converts the float arguments to double before
 176          calling the function.  */
 177       if (TYPE_CODE_FLT == typecode && REGISTER_SIZE == len)
 178         {
 179           /* Float argument in buffer is in host format.  Read it and
 180              convert to DOUBLEST, and store it in target double.  */
 181           DOUBLEST dblval;
 182
 183           len = TARGET_DOUBLE_BIT / TARGET_CHAR_BIT;
 184           floatformat_to_doublest (HOST_FLOAT_FORMAT, val, &dblval);
 185           store_floating (&dbl_arg, len, dblval);
 186           val = (char *) &dbl_arg;
 187         }
 188
 189       /* If the argument is a pointer to a function, and it is a Thumb
 190          function, set the low bit of the pointer.  */
 191       if (TYPE_CODE_PTR == typecode
 192           && NULL != target_type
 193           && TYPE_CODE_FUNC == TYPE_CODE (target_type))
 194         {
 195           CORE_ADDR regval = extract_address (val, len);
 196           if (arm_pc_is_thumb (regval))
 197             store_address (val, len, MAKE_THUMB_ADDR (regval));
 198         }
 199
 200       /* Copy the argument to general registers or the stack in
 201          register-sized pieces.  Large arguments are split between
 202          registers and stack.  */
 203       while (len > 0)
 204         {
 205           int partial_len = len < REGISTER_SIZE ? len : REGISTER_SIZE;
 206
 207           if (argreg <= ARM_LAST_ARG_REGNUM)
 208             {
 209               /* It's an argument being passed in a general register.  */
 210               regval = extract_address (val, partial_len);
 211               write_register (argreg++, regval);
 212             }
 213           else
 214             {
 215               /* Push the arguments onto the stack.  */
 216               write_memory ((CORE_ADDR) fp, val, REGISTER_SIZE);
 217               fp += REGISTER_SIZE;
 218             }
 219
 220           len -= partial_len;
 221           val += partial_len;
 222         }
 223     }
 224
 225   /* Return adjusted stack pointer.  */
 226   return sp;
 227 }
 228
 229 /*
 230    Dynamic Linking on ARM Linux
 231    ----------------------------
 232
 233    Note: PLT = procedure linkage table
 234    GOT = global offset table
 235
 236    As much as possible, ELF dynamic linking defers the resolution of
 237    jump/call addresses until the last minute. The technique used is
 238    inspired by the i386 ELF design, and is based on the following
 239    constraints.
 240
 241    1) The calling technique should not force a change in the assembly
 242    code produced for apps; it MAY cause changes in the way assembly
 243    code is produced for position independent code (i.e. shared
 244    libraries).
 245
 246    2) The technique must be such that all executable areas must not be
 247    modified; and any modified areas must not be executed.
 248
 249    To do this, there are three steps involved in a typical jump:
 250
 251    1) in the code
 252    2) through the PLT
 253    3) using a pointer from the GOT
 254
 255    When the executable or library is first loaded, each GOT entry is
 256    initialized to point to the code which implements dynamic name
 257    resolution and code finding.  This is normally a function in the
 258    program interpreter (on ARM Linux this is usually ld-linux.so.2,
 259    but it does not have to be).  On the first invocation, the function
 260    is located and the GOT entry is replaced with the real function
 261    address.  Subsequent calls go through steps 1, 2 and 3 and end up
 262    calling the real code.
 263
 264    1) In the code:
 265
 266    b    function_call
 267    bl   function_call
 268
 269    This is typical ARM code using the 26 bit relative branch or branch
 270    and link instructions.  The target of the instruction
 271    (function_call is usually the address of the function to be called.
 272    In position independent code, the target of the instruction is
 273    actually an entry in the PLT when calling functions in a shared
 274    library.  Note that this call is identical to a normal function
 275    call, only the target differs.
 276
 277    2) In the PLT:
 278
 279    The PLT is a synthetic area, created by the linker. It exists in
 280    both executables and libraries. It is an array of stubs, one per
 281    imported function call. It looks like this:
 282
 283    PLT[0]:
 284    str     lr, [sp, #-4]!       @push the return address (lr)
 285    ldr     lr, [pc, #16]   @load from 6 words ahead
 286    add     lr, pc, lr      @form an address for GOT[0]
 287    ldr     pc, [lr, #8]!   @jump to the contents of that addr
 288
 289    The return address (lr) is pushed on the stack and used for
 290    calculations.  The load on the second line loads the lr with
 291    &GOT[3] - . - 20.  The addition on the third leaves:
 292
 293    lr = (&GOT[3] - . - 20) + (. + 8)
 294    lr = (&GOT[3] - 12)
 295    lr = &GOT[0]
 296
 297    On the fourth line, the pc and lr are both updated, so that:
 298
 299    pc = GOT[2]
 300    lr = &GOT[0] + 8
 301    = &GOT[2]
 302
 303    NOTE: PLT[0] borrows an offset .word from PLT[1]. This is a little
 304    "tight", but allows us to keep all the PLT entries the same size.
 305
 306    PLT[n+1]:
 307    ldr     ip, [pc, #4]    @load offset from gotoff
 308    add     ip, pc, ip      @add the offset to the pc
 309    ldr     pc, [ip]        @jump to that address
 310    gotoff: .word   GOT[n+3] - .
 311
 312    The load on the first line, gets an offset from the fourth word of
 313    the PLT entry.  The add on the second line makes ip = &GOT[n+3],
 314    which contains either a pointer to PLT[0] (the fixup trampoline) or
 315    a pointer to the actual code.
 316
 317    3) In the GOT:
 318
 319    The GOT contains helper pointers for both code (PLT) fixups and
 320    data fixups.  The first 3 entries of the GOT are special. The next
 321    M entries (where M is the number of entries in the PLT) belong to
 322    the PLT fixups. The next D (all remaining) entries belong to
 323    various data fixups. The actual size of the GOT is 3 + M + D.
 324
 325    The GOT is also a synthetic area, created by the linker. It exists
 326    in both executables and libraries.  When the GOT is first
 327    initialized , all the GOT entries relating to PLT fixups are
 328    pointing to code back at PLT[0].
 329
 330    The special entries in the GOT are:
 331
 332    GOT[0] = linked list pointer used by the dynamic loader
 333    GOT[1] = pointer to the reloc table for this module
 334    GOT[2] = pointer to the fixup/resolver code
 335
 336    The first invocation of function call comes through and uses the
 337    fixup/resolver code.  On the entry to the fixup/resolver code:
 338
 339    ip = &GOT[n+3]
 340    lr = &GOT[2]
 341    stack[0] = return address (lr) of the function call
 342    [r0, r1, r2, r3] are still the arguments to the function call
 343
 344    This is enough information for the fixup/resolver code to work
 345    with.  Before the fixup/resolver code returns, it actually calls
 346    the requested function and repairs &GOT[n+3].  */
 347
 348 /* Find the minimal symbol named NAME, and return both the minsym
 349    struct and its objfile.  This probably ought to be in minsym.c, but
 350    everything there is trying to deal with things like C++ and
 351    SOFUN_ADDRESS_MAYBE_TURQUOISE, ...  Since this is so simple, it may
 352    be considered too special-purpose for general consumption.  */
 353
 354 static struct minimal_symbol *
 355 find_minsym_and_objfile (char *name, struct objfile **objfile_p)
 356 {
 357   struct objfile *objfile;
 358
 359   ALL_OBJFILES (objfile)
 360     {
 361       struct minimal_symbol *msym;
 362
 363       ALL_OBJFILE_MSYMBOLS (objfile, msym)
 364         {
 365           if (SYMBOL_NAME (msym)
 366               && STREQ (SYMBOL_NAME (msym), name))
 367             {
 368               *objfile_p = objfile;
 369               return msym;
 370             }
 371         }
 372     }
 373
 374   return 0;
 375 }
 376
 377
 378 static CORE_ADDR
 379 skip_hurd_resolver (CORE_ADDR pc)
 380 {
 381   /* The HURD dynamic linker is part of the GNU C library, so many
 382      GNU/Linux distributions use it.  (All ELF versions, as far as I
 383      know.)  An unresolved PLT entry points to "_dl_runtime_resolve",
 384      which calls "fixup" to patch the PLT, and then passes control to
 385      the function.
 386
 387      We look for the symbol `_dl_runtime_resolve', and find `fixup' in
 388      the same objfile.  If we are at the entry point of `fixup', then
 389      we set a breakpoint at the return address (at the top of the
 390      stack), and continue.
 391
 392      It's kind of gross to do all these checks every time we're
 393      called, since they don't change once the executable has gotten
 394      started.  But this is only a temporary hack --- upcoming versions
 395      of Linux will provide a portable, efficient interface for
 396      debugging programs that use shared libraries.  */
 397
 398   struct objfile *objfile;
 399   struct minimal_symbol *resolver
 400     = find_minsym_and_objfile ("_dl_runtime_resolve", &objfile);
 401
 402   if (resolver)
 403     {
 404       struct minimal_symbol *fixup
 405         = lookup_minimal_symbol ("fixup", 0, objfile);
 406
 407       if (fixup && SYMBOL_VALUE_ADDRESS (fixup) == pc)
 408         return (SAVED_PC_AFTER_CALL (get_current_frame ()));
 409     }
 410
 411   return 0;
 412 }
 413
 414 /* See the comments for SKIP_SOLIB_RESOLVER at the top of infrun.c.
 415    This function:
 416    1) decides whether a PLT has sent us into the linker to resolve
 417       a function reference, and
 418    2) if so, tells us where to set a temporary breakpoint that will
 419       trigger when the dynamic linker is done.  */
 420
 421 CORE_ADDR
 422 arm_linux_skip_solib_resolver (CORE_ADDR pc)
 423 {
 424   CORE_ADDR result;
 425
 426   /* Plug in functions for other kinds of resolvers here.  */
 427   result = skip_hurd_resolver (pc);
 428   printf ("Result = 0x%08x\n");
 429   if (result)
 430     return result;
 431
 432
 433   return 0;
 434 }
 435
 436 void
 437 _initialize_arm_linux_tdep (void)
 438 {
 439 }