* breakpoint.c:
[external/binutils.git] / gdb / hppa-linux-tdep.c
1 /* Target-dependent code for GNU/Linux running on PA-RISC, for GDB.
2
3    Copyright (C) 2004 Free Software Foundation, Inc.
4
5 This file is part of GDB.
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 2 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; if not, write to the Free Software
19 Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor,
20 Boston, MA 02110-1301, USA.  */
21
22 #include "defs.h"
23 #include "gdbcore.h"
24 #include "osabi.h"
25 #include "target.h"
26 #include "objfiles.h"
27 #include "solib-svr4.h"
28 #include "glibc-tdep.h"
29 #include "frame-unwind.h"
30 #include "trad-frame.h"
31 #include "dwarf2-frame.h"
32 #include "value.h"
33 #include "hppa-tdep.h"
34
35 #include "elf/common.h"
36
37 #if 0
38 /* Convert DWARF register number REG to the appropriate register
39    number used by GDB.  */
40 static int
41 hppa_dwarf_reg_to_regnum (int reg)
42 {
43   /* registers 0 - 31 are the same in both sets */
44   if (reg < 32)
45     return reg;
46
47   /* dwarf regs 32 to 85 are fpregs 4 - 31 */
48   if (reg >= 32 && reg <= 85)
49     return HPPA_FP4_REGNUM + (reg - 32);
50
51   warning (_("Unmapped DWARF Register #%d encountered."), reg);
52   return -1;
53 }
54 #endif
55
56 static void
57 hppa_linux_target_write_pc (CORE_ADDR v, ptid_t ptid)
58 {
59   /* Probably this should be done by the kernel, but it isn't.  */
60   write_register_pid (HPPA_PCOQ_HEAD_REGNUM, v | 0x3, ptid);
61   write_register_pid (HPPA_PCOQ_TAIL_REGNUM, (v + 4) | 0x3, ptid);
62 }
63
64 /* An instruction to match.  */
65 struct insn_pattern
66 {
67   unsigned int data;            /* See if it matches this....  */
68   unsigned int mask;            /* ... with this mask.  */
69 };
70
71 /* See bfd/elf32-hppa.c */
72 static struct insn_pattern hppa_long_branch_stub[] = {
73   /* ldil LR'xxx,%r1 */
74   { 0x20200000, 0xffe00000 },
75   /* be,n RR'xxx(%sr4,%r1) */
76   { 0xe0202002, 0xffe02002 }, 
77   { 0, 0 }
78 };
79
80 static struct insn_pattern hppa_long_branch_pic_stub[] = {
81   /* b,l .+8, %r1 */
82   { 0xe8200000, 0xffe00000 },
83   /* addil LR'xxx - ($PIC_pcrel$0 - 4), %r1 */
84   { 0x28200000, 0xffe00000 },
85   /* be,n RR'xxxx - ($PIC_pcrel$0 - 8)(%sr4, %r1) */
86   { 0xe0202002, 0xffe02002 }, 
87   { 0, 0 }
88 };
89
90 static struct insn_pattern hppa_import_stub[] = {
91   /* addil LR'xxx, %dp */
92   { 0x2b600000, 0xffe00000 },
93   /* ldw RR'xxx(%r1), %r21 */
94   { 0x48350000, 0xffffb000 },
95   /* bv %r0(%r21) */
96   { 0xeaa0c000, 0xffffffff },
97   /* ldw RR'xxx+4(%r1), %r19 */
98   { 0x48330000, 0xffffb000 },
99   { 0, 0 }
100 };
101
102 static struct insn_pattern hppa_import_pic_stub[] = {
103   /* addil LR'xxx,%r19 */
104   { 0x2a600000, 0xffe00000 },
105   /* ldw RR'xxx(%r1),%r21 */
106   { 0x48350000, 0xffffb000 },
107   /* bv %r0(%r21) */
108   { 0xeaa0c000, 0xffffffff },
109   /* ldw RR'xxx+4(%r1),%r19 */
110   { 0x48330000, 0xffffb000 },
111   { 0, 0 },
112 };
113
114 static struct insn_pattern hppa_plt_stub[] = {
115   /* b,l 1b, %r20 - 1b is 3 insns before here */
116   { 0xea9f1fdd, 0xffffffff },
117   /* depi 0,31,2,%r20 */
118   { 0xd6801c1e, 0xffffffff },
119   { 0, 0 }
120 };
121
122 static struct insn_pattern hppa_sigtramp[] = {
123   /* ldi 0, %r25 or ldi 1, %r25 */
124   { 0x34190000, 0xfffffffd },
125   /* ldi __NR_rt_sigreturn, %r20 */
126   { 0x3414015a, 0xffffffff },
127   /* be,l 0x100(%sr2, %r0), %sr0, %r31 */
128   { 0xe4008200, 0xffffffff },
129   /* nop */
130   { 0x08000240, 0xffffffff },
131   { 0, 0 }
132 };
133
134 #define HPPA_MAX_INSN_PATTERN_LEN (4)
135
136 /* Return non-zero if the instructions at PC match the series
137    described in PATTERN, or zero otherwise.  PATTERN is an array of
138    'struct insn_pattern' objects, terminated by an entry whose mask is
139    zero.
140
141    When the match is successful, fill INSN[i] with what PATTERN[i]
142    matched.  */
143 static int
144 insns_match_pattern (CORE_ADDR pc,
145                      struct insn_pattern *pattern,
146                      unsigned int *insn)
147 {
148   int i;
149   CORE_ADDR npc = pc;
150
151   for (i = 0; pattern[i].mask; i++)
152     {
153       char buf[4];
154
155       deprecated_read_memory_nobpt (npc, buf, 4);
156       insn[i] = extract_unsigned_integer (buf, 4);
157       if ((insn[i] & pattern[i].mask) == pattern[i].data)
158         npc += 4;
159       else
160         return 0;
161     }
162   return 1;
163 }
164
165 /* The relaxed version of the insn matcher allows us to match from somewhere
166    inside the pattern, by looking backwards in the instruction scheme.  */
167 static int
168 insns_match_pattern_relaxed (CORE_ADDR pc,
169                              struct insn_pattern *pattern,
170                              unsigned int *insn)
171 {
172   int pat_len = 0;
173   int offset;
174
175   while (pattern[pat_len].mask)
176     pat_len++;
177
178   for (offset = 0; offset < pat_len; offset++)
179     {
180       if (insns_match_pattern (pc - offset * 4,
181                                pattern, insn))
182         return 1;
183     }
184
185   return 0;
186 }
187
188 static int
189 hppa_linux_in_dyncall (CORE_ADDR pc)
190 {
191   struct unwind_table_entry *u;
192   u = find_unwind_entry (hppa_symbol_address ("$$dyncall"));
193
194   if (!u)
195     return 0;
196         
197   return pc >= u->region_start && pc <= u->region_end;
198 }
199
200 /* There are several kinds of "trampolines" that we need to deal with:
201    - long branch stubs: these are inserted by the linker when a branch
202      target is too far away for a branch insn to reach
203    - plt stubs: these should go into the .plt section, so are easy to find
204    - import stubs: used to call from object to shared lib or shared lib to 
205      shared lib; these go in regular text sections.  In fact the linker tries
206      to put them throughout the code because branches have limited reachability.
207      We use the same mechanism as ppc64 to recognize the stub insn patterns.
208    - $$dyncall: similar to hpux, hppa-linux uses $$dyncall for indirect function
209      calls. $$dyncall is exported by libgcc.a  */
210 static int
211 hppa_linux_in_solib_call_trampoline (CORE_ADDR pc, char *name)
212 {
213   unsigned int insn[HPPA_MAX_INSN_PATTERN_LEN];
214   int r;
215   struct unwind_table_entry *u;
216
217   /* on hppa-linux, linker stubs have no unwind information.  Since the pattern
218      matching for linker stubs can be quite slow, we try to avoid it if
219      we can.  */
220   u = find_unwind_entry (pc);
221
222   r = in_plt_section (pc, name)
223       || hppa_linux_in_dyncall (pc)
224       || (u == NULL
225           && (insns_match_pattern_relaxed (pc, hppa_import_stub, insn)
226               || insns_match_pattern_relaxed (pc, hppa_import_pic_stub, insn)
227               || insns_match_pattern_relaxed (pc, hppa_long_branch_stub, insn)
228               || insns_match_pattern_relaxed (pc, hppa_long_branch_pic_stub, insn)));
229
230   return r;
231 }
232
233 static CORE_ADDR
234 hppa_linux_skip_trampoline_code (CORE_ADDR pc)
235 {
236   unsigned int insn[HPPA_MAX_INSN_PATTERN_LEN];
237   int dp_rel, pic_rel;
238
239   /* dyncall handles both PLABELs and direct addresses */
240   if (hppa_linux_in_dyncall (pc))
241     {
242       pc = (CORE_ADDR) read_register (22);
243
244       /* PLABELs have bit 30 set; if it's a PLABEL, then dereference it */
245       if (pc & 0x2)
246         pc = (CORE_ADDR) read_memory_integer (pc & ~0x3, TARGET_PTR_BIT / 8);
247
248       return pc;
249     }
250
251   dp_rel = pic_rel = 0;
252   if ((dp_rel = insns_match_pattern (pc, hppa_import_stub, insn))
253       || (pic_rel = insns_match_pattern (pc, hppa_import_pic_stub, insn)))
254     {
255       /* Extract the target address from the addil/ldw sequence.  */
256       pc = hppa_extract_21 (insn[0]) + hppa_extract_14 (insn[1]);
257
258       if (dp_rel)
259         pc += (CORE_ADDR) read_register (27);
260       else
261         pc += (CORE_ADDR) read_register (19);
262
263       /* fallthrough */
264     }
265
266   if (in_plt_section (pc, NULL))
267     {
268       pc = (CORE_ADDR) read_memory_integer (pc, TARGET_PTR_BIT / 8);
269
270       /* if the plt slot has not yet been resolved, the target will
271          be the plt stub */
272       if (in_plt_section (pc, NULL))
273         {
274           /* Sanity check: are we pointing to the plt stub? */
275           if (insns_match_pattern (pc, hppa_plt_stub, insn))
276             {
277               /* this should point to the fixup routine */
278               pc = (CORE_ADDR) read_memory_integer (pc + 8, TARGET_PTR_BIT / 8);
279             }
280           else
281             {
282               error (_("Cannot resolve plt stub at 0x%s."),
283                      paddr_nz (pc));
284               pc = 0;
285             }
286         }
287     }
288
289   return pc;
290 }
291
292 /* Signal frames.  */
293
294 /* (This is derived from MD_FALLBACK_FRAME_STATE_FOR in gcc.)
295  
296    Unfortunately, because of various bugs and changes to the kernel,
297    we have several cases to deal with.
298
299    In 2.4, the signal trampoline is 4 bytes, and pc should point directly at 
300    the beginning of the trampoline and struct rt_sigframe.
301
302    In <= 2.6.5-rc2-pa3, the signal trampoline is 9 bytes, and pc points at
303    the 4th word in the trampoline structure.  This is wrong, it should point 
304    at the 5th word.  This is fixed in 2.6.5-rc2-pa4.
305
306    To detect these cases, we first take pc, align it to 64-bytes
307    to get the beginning of the signal frame, and then check offsets 0, 4
308    and 5 to see if we found the beginning of the trampoline.  This will
309    tell us how to locate the sigcontext structure.
310
311    Note that with a 2.4 64-bit kernel, the signal context is not properly
312    passed back to userspace so the unwind will not work correctly.  */
313 static CORE_ADDR
314 hppa_linux_sigtramp_find_sigcontext (CORE_ADDR pc)
315 {
316   unsigned int dummy[HPPA_MAX_INSN_PATTERN_LEN];
317   int offs = 0;
318   int try;
319   /* offsets to try to find the trampoline */
320   static int pcoffs[] = { 0, 4*4, 5*4 };
321   /* offsets to the rt_sigframe structure */
322   static int sfoffs[] = { 4*4, 10*4, 10*4 };
323   CORE_ADDR sp;
324
325   /* Most of the time, this will be correct.  The one case when this will
326      fail is if the user defined an alternate stack, in which case the
327      beginning of the stack will not be align_down (pc, 64).  */
328   sp = align_down (pc, 64);
329
330   /* rt_sigreturn trampoline:
331      3419000x ldi 0, %r25 or ldi 1, %r25   (x = 0 or 2)
332      3414015a ldi __NR_rt_sigreturn, %r20 
333      e4008200 be,l 0x100(%sr2, %r0), %sr0, %r31
334      08000240 nop  */
335
336   for (try = 0; try < ARRAY_SIZE (pcoffs); try++)
337     {
338       if (insns_match_pattern (sp + pcoffs[try], hppa_sigtramp, dummy))
339         {
340           offs = sfoffs[try];
341           break;
342         }
343     }
344
345   if (offs == 0)
346     {
347       if (insns_match_pattern (pc, hppa_sigtramp, dummy))
348         {
349           /* sigaltstack case: we have no way of knowing which offset to 
350              use in this case; default to new kernel handling. If this is
351              wrong the unwinding will fail.  */
352           try = 2;
353           sp = pc - pcoffs[try];
354         }
355       else
356       {
357         return 0;
358       }
359     }
360
361   /* sp + sfoffs[try] points to a struct rt_sigframe, which contains
362      a struct siginfo and a struct ucontext.  struct ucontext contains
363      a struct sigcontext. Return an offset to this sigcontext here.  Too 
364      bad we cannot include system specific headers :-(.  
365      sizeof(struct siginfo) == 128
366      offsetof(struct ucontext, uc_mcontext) == 24.  */
367   return sp + sfoffs[try] + 128 + 24;
368 }
369
370 struct hppa_linux_sigtramp_unwind_cache
371 {
372   CORE_ADDR base;
373   struct trad_frame_saved_reg *saved_regs;
374 };
375
376 static struct hppa_linux_sigtramp_unwind_cache *
377 hppa_linux_sigtramp_frame_unwind_cache (struct frame_info *next_frame,
378                                         void **this_cache)
379 {
380   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (next_frame);
381   struct hppa_linux_sigtramp_unwind_cache *info;
382   CORE_ADDR pc, scptr;
383   int i;
384
385   if (*this_cache)
386     return *this_cache;
387
388   info = FRAME_OBSTACK_ZALLOC (struct hppa_linux_sigtramp_unwind_cache);
389   *this_cache = info;
390   info->saved_regs = trad_frame_alloc_saved_regs (next_frame);
391
392   pc = frame_pc_unwind (next_frame);
393   scptr = hppa_linux_sigtramp_find_sigcontext (pc);
394
395   /* structure of struct sigcontext:
396    
397      struct sigcontext {
398         unsigned long sc_flags;
399         unsigned long sc_gr[32]; 
400         unsigned long long sc_fr[32];
401         unsigned long sc_iasq[2];
402         unsigned long sc_iaoq[2];
403         unsigned long sc_sar;           */
404
405   /* Skip sc_flags.  */
406   scptr += 4;
407
408   /* GR[0] is the psw, we don't restore that.  */
409   scptr += 4;
410
411   /* General registers.  */
412   for (i = 1; i < 32; i++)
413     {
414       info->saved_regs[HPPA_R0_REGNUM + i].addr = scptr;
415       scptr += 4;
416     }
417
418   /* Pad.  */
419   scptr += 4;
420
421   /* FP regs; FP0-3 are not restored.  */
422   scptr += (8 * 4);
423
424   for (i = 4; i < 32; i++)
425     {
426       info->saved_regs[HPPA_FP0_REGNUM + (i * 2)].addr = scptr;
427       scptr += 4;
428       info->saved_regs[HPPA_FP0_REGNUM + (i * 2) + 1].addr = scptr;
429       scptr += 4;
430     }
431
432   /* IASQ/IAOQ. */
433   info->saved_regs[HPPA_PCSQ_HEAD_REGNUM].addr = scptr;
434   scptr += 4;
435   info->saved_regs[HPPA_PCSQ_TAIL_REGNUM].addr = scptr;
436   scptr += 4;
437
438   info->saved_regs[HPPA_PCOQ_HEAD_REGNUM].addr = scptr;
439   scptr += 4;
440   info->saved_regs[HPPA_PCOQ_TAIL_REGNUM].addr = scptr;
441   scptr += 4;
442
443   info->base = frame_unwind_register_unsigned (next_frame, HPPA_SP_REGNUM);
444
445   return info;
446 }
447
448 static void
449 hppa_linux_sigtramp_frame_this_id (struct frame_info *next_frame,
450                                    void **this_prologue_cache,
451                                    struct frame_id *this_id)
452 {
453   struct hppa_linux_sigtramp_unwind_cache *info
454     = hppa_linux_sigtramp_frame_unwind_cache (next_frame, this_prologue_cache);
455   *this_id = frame_id_build (info->base, frame_pc_unwind (next_frame));
456 }
457
458 static void
459 hppa_linux_sigtramp_frame_prev_register (struct frame_info *next_frame,
460                                          void **this_prologue_cache,
461                                          int regnum, int *optimizedp,
462                                          enum lval_type *lvalp, 
463                                          CORE_ADDR *addrp,
464                                          int *realnump, void *valuep)
465 {
466   struct hppa_linux_sigtramp_unwind_cache *info
467     = hppa_linux_sigtramp_frame_unwind_cache (next_frame, this_prologue_cache);
468   hppa_frame_prev_register_helper (next_frame, info->saved_regs, regnum,
469                                    optimizedp, lvalp, addrp, realnump, valuep);
470 }
471
472 static const struct frame_unwind hppa_linux_sigtramp_frame_unwind = {
473   SIGTRAMP_FRAME,
474   hppa_linux_sigtramp_frame_this_id,
475   hppa_linux_sigtramp_frame_prev_register
476 };
477
478 /* hppa-linux always uses "new-style" rt-signals.  The signal handler's return
479    address should point to a signal trampoline on the stack.  The signal
480    trampoline is embedded in a rt_sigframe structure that is aligned on
481    the stack.  We take advantage of the fact that sp must be 64-byte aligned,
482    and the trampoline is small, so by rounding down the trampoline address
483    we can find the beginning of the struct rt_sigframe.  */
484 static const struct frame_unwind *
485 hppa_linux_sigtramp_unwind_sniffer (struct frame_info *next_frame)
486 {
487   CORE_ADDR pc = frame_pc_unwind (next_frame);
488
489   if (hppa_linux_sigtramp_find_sigcontext (pc))
490     return &hppa_linux_sigtramp_frame_unwind;
491
492   return NULL;
493 }
494
495 /* Attempt to find (and return) the global pointer for the given
496    function.
497
498    This is a rather nasty bit of code searchs for the .dynamic section
499    in the objfile corresponding to the pc of the function we're trying
500    to call.  Once it finds the addresses at which the .dynamic section
501    lives in the child process, it scans the Elf32_Dyn entries for a
502    DT_PLTGOT tag.  If it finds one of these, the corresponding
503    d_un.d_ptr value is the global pointer.  */
504
505 static CORE_ADDR
506 hppa_linux_find_global_pointer (struct value *function)
507 {
508   struct obj_section *faddr_sect;
509   CORE_ADDR faddr;
510   
511   faddr = value_as_address (function);
512
513   /* Is this a plabel? If so, dereference it to get the gp value.  */
514   if (faddr & 2)
515     {
516       int status;
517       char buf[4];
518
519       faddr &= ~3;
520
521       status = target_read_memory (faddr + 4, buf, sizeof (buf));
522       if (status == 0)
523         return extract_unsigned_integer (buf, sizeof (buf));
524     }
525
526   /* If the address is in the plt section, then the real function hasn't 
527      yet been fixed up by the linker so we cannot determine the gp of 
528      that function.  */
529   if (in_plt_section (faddr, NULL))
530     return 0;
531
532   faddr_sect = find_pc_section (faddr);
533   if (faddr_sect != NULL)
534     {
535       struct obj_section *osect;
536
537       ALL_OBJFILE_OSECTIONS (faddr_sect->objfile, osect)
538         {
539           if (strcmp (osect->the_bfd_section->name, ".dynamic") == 0)
540             break;
541         }
542
543       if (osect < faddr_sect->objfile->sections_end)
544         {
545           CORE_ADDR addr;
546
547           addr = osect->addr;
548           while (addr < osect->endaddr)
549             {
550               int status;
551               LONGEST tag;
552               char buf[4];
553
554               status = target_read_memory (addr, buf, sizeof (buf));
555               if (status != 0)
556                 break;
557               tag = extract_signed_integer (buf, sizeof (buf));
558
559               if (tag == DT_PLTGOT)
560                 {
561                   CORE_ADDR global_pointer;
562
563                   status = target_read_memory (addr + 4, buf, sizeof (buf));
564                   if (status != 0)
565                     break;
566                   global_pointer = extract_unsigned_integer (buf, sizeof (buf));
567
568                   /* The payoff... */
569                   return global_pointer;
570                 }
571
572               if (tag == DT_NULL)
573                 break;
574
575               addr += 8;
576             }
577         }
578     }
579   return 0;
580 }
581
582 /* Forward declarations.  */
583 extern initialize_file_ftype _initialize_hppa_linux_tdep;
584
585 static void
586 hppa_linux_init_abi (struct gdbarch_info info, struct gdbarch *gdbarch)
587 {
588   struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
589
590   /* GNU/Linux is always ELF.  */
591   tdep->is_elf = 1;
592
593   tdep->find_global_pointer = hppa_linux_find_global_pointer;
594
595   set_gdbarch_write_pc (gdbarch, hppa_linux_target_write_pc);
596
597   frame_unwind_append_sniffer (gdbarch, hppa_linux_sigtramp_unwind_sniffer);
598
599   /* GNU/Linux uses SVR4-style shared libraries.  */
600   set_solib_svr4_fetch_link_map_offsets
601     (gdbarch, svr4_ilp32_fetch_link_map_offsets);
602
603   tdep->in_solib_call_trampoline = hppa_linux_in_solib_call_trampoline;
604   set_gdbarch_skip_trampoline_code
605         (gdbarch, hppa_linux_skip_trampoline_code);
606
607   /* GNU/Linux uses the dynamic linker included in the GNU C Library.  */
608   set_gdbarch_skip_solib_resolver (gdbarch, glibc_skip_solib_resolver);
609
610   /* On hppa-linux, currently, sizeof(long double) == 8.  There has been
611      some discussions to support 128-bit long double, but it requires some
612      more work in gcc and glibc first.  */
613   set_gdbarch_long_double_bit (gdbarch, 64);
614
615 #if 0
616   /* Dwarf-2 unwinding support.  Not yet working.  */
617   set_gdbarch_dwarf_reg_to_regnum (gdbarch, hppa_dwarf_reg_to_regnum);
618   set_gdbarch_dwarf2_reg_to_regnum (gdbarch, hppa_dwarf_reg_to_regnum);
619   frame_unwind_append_sniffer (gdbarch, dwarf2_frame_sniffer);
620   frame_base_append_sniffer (gdbarch, dwarf2_frame_base_sniffer);
621 #endif
622
623   /* Enable TLS support.  */
624   set_gdbarch_fetch_tls_load_module_address (gdbarch,
625                                              svr4_fetch_objfile_link_map);
626 }
627
628 void
629 _initialize_hppa_linux_tdep (void)
630 {
631   gdbarch_register_osabi (bfd_arch_hppa, 0, GDB_OSABI_LINUX, hppa_linux_init_abi);
632 }