gdb/i386-linux-tdep.c

   1 /* Target-dependent code for GNU/Linux running on i386's, for GDB.
   2
   3    Copyright 2000, 2001, 2002 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., 59 Temple Place - Suite 330,
  20    Boston, MA 02111-1307, USA.  */
  21
  22 #include "defs.h"
  23 #include "gdbcore.h"
  24 #include "frame.h"
  25 #include "value.h"
  26 #include "regcache.h"
  27 #include "inferior.h"
  28
  29 /* For i386_linux_skip_solib_resolver.  */
  30 #include "symtab.h"
  31 #include "symfile.h"
  32 #include "objfiles.h"
  33
  34 #include "solib-svr4.h"         /* For struct link_map_offsets.  */
  35
  36 /* Return the name of register REG.  */
  37
  38 char *
  39 i386_linux_register_name (int reg)
  40 {
  41   /* Deal with the extra "orig_eax" pseudo register.  */
  42   if (reg == I386_LINUX_ORIG_EAX_REGNUM)
  43     return "orig_eax";
  44
  45   return i386_register_name (reg);
  46 }
  47
  48 int
  49 i386_linux_register_byte (int reg)
  50 {
  51   /* Deal with the extra "orig_eax" pseudo register.  */
  52   if (reg == I386_LINUX_ORIG_EAX_REGNUM)
  53     return (i386_register_byte (I386_LINUX_ORIG_EAX_REGNUM - 1)
  54             + i386_register_raw_size (I386_LINUX_ORIG_EAX_REGNUM - 1));
  55
  56   return i386_register_byte (reg);
  57 }
  58
  59 int
  60 i386_linux_register_raw_size (int reg)
  61 {
  62   /* Deal with the extra "orig_eax" pseudo register.  */
  63   if (reg == I386_LINUX_ORIG_EAX_REGNUM)
  64     return 4;
  65
  66   return i386_register_raw_size (reg);
  67 }
  68 \f
  69 /* Recognizing signal handler frames.  */
  70
  71 /* GNU/Linux has two flavors of signals.  Normal signal handlers, and
  72    "realtime" (RT) signals.  The RT signals can provide additional
  73    information to the signal handler if the SA_SIGINFO flag is set
  74    when establishing a signal handler using `sigaction'.  It is not
  75    unlikely that future versions of GNU/Linux will support SA_SIGINFO
  76    for normal signals too.  */
  77
  78 /* When the i386 Linux kernel calls a signal handler and the
  79    SA_RESTORER flag isn't set, the return address points to a bit of
  80    code on the stack.  This function returns whether the PC appears to
  81    be within this bit of code.
  82
  83    The instruction sequence for normal signals is
  84        pop    %eax
  85        mov    $0x77,%eax
  86        int    $0x80
  87    or 0x58 0xb8 0x77 0x00 0x00 0x00 0xcd 0x80.
  88
  89    Checking for the code sequence should be somewhat reliable, because
  90    the effect is to call the system call sigreturn.  This is unlikely
  91    to occur anywhere other than a signal trampoline.
  92
  93    It kind of sucks that we have to read memory from the process in
  94    order to identify a signal trampoline, but there doesn't seem to be
  95    any other way.  The PC_IN_SIGTRAMP macro in tm-linux.h arranges to
  96    only call us if no function name could be identified, which should
  97    be the case since the code is on the stack.
  98
  99    Detection of signal trampolines for handlers that set the
 100    SA_RESTORER flag is in general not possible.  Unfortunately this is
 101    what the GNU C Library has been doing for quite some time now.
 102    However, as of version 2.1.2, the GNU C Library uses signal
 103    trampolines (named __restore and __restore_rt) that are identical
 104    to the ones used by the kernel.  Therefore, these trampolines are
 105    supported too.  */
 106
 107 #define LINUX_SIGTRAMP_INSN0 (0x58)     /* pop %eax */
 108 #define LINUX_SIGTRAMP_OFFSET0 (0)
 109 #define LINUX_SIGTRAMP_INSN1 (0xb8)     /* mov $NNNN,%eax */
 110 #define LINUX_SIGTRAMP_OFFSET1 (1)
 111 #define LINUX_SIGTRAMP_INSN2 (0xcd)     /* int */
 112 #define LINUX_SIGTRAMP_OFFSET2 (6)
 113
 114 static const unsigned char linux_sigtramp_code[] =
 115 {
 116   LINUX_SIGTRAMP_INSN0,                                 /* pop %eax */
 117   LINUX_SIGTRAMP_INSN1, 0x77, 0x00, 0x00, 0x00,         /* mov $0x77,%eax */
 118   LINUX_SIGTRAMP_INSN2, 0x80                            /* int $0x80 */
 119 };
 120
 121 #define LINUX_SIGTRAMP_LEN (sizeof linux_sigtramp_code)
 122
 123 /* If PC is in a sigtramp routine, return the address of the start of
 124    the routine.  Otherwise, return 0.  */
 125
 126 static CORE_ADDR
 127 i386_linux_sigtramp_start (CORE_ADDR pc)
 128 {
 129   unsigned char buf[LINUX_SIGTRAMP_LEN];
 130
 131   /* We only recognize a signal trampoline if PC is at the start of
 132      one of the three instructions.  We optimize for finding the PC at
 133      the start, as will be the case when the trampoline is not the
 134      first frame on the stack.  We assume that in the case where the
 135      PC is not at the start of the instruction sequence, there will be
 136      a few trailing readable bytes on the stack.  */
 137
 138   if (read_memory_nobpt (pc, (char *) buf, LINUX_SIGTRAMP_LEN) != 0)
 139     return 0;
 140
 141   if (buf[0] != LINUX_SIGTRAMP_INSN0)
 142     {
 143       int adjust;
 144
 145       switch (buf[0])
 146         {
 147         case LINUX_SIGTRAMP_INSN1:
 148           adjust = LINUX_SIGTRAMP_OFFSET1;
 149           break;
 150         case LINUX_SIGTRAMP_INSN2:
 151           adjust = LINUX_SIGTRAMP_OFFSET2;
 152           break;
 153         default:
 154           return 0;
 155         }
 156
 157       pc -= adjust;
 158
 159       if (read_memory_nobpt (pc, (char *) buf, LINUX_SIGTRAMP_LEN) != 0)
 160         return 0;
 161     }
 162
 163   if (memcmp (buf, linux_sigtramp_code, LINUX_SIGTRAMP_LEN) != 0)
 164     return 0;
 165
 166   return pc;
 167 }
 168
 169 /* This function does the same for RT signals.  Here the instruction
 170    sequence is
 171        mov    $0xad,%eax
 172        int    $0x80
 173    or 0xb8 0xad 0x00 0x00 0x00 0xcd 0x80.
 174
 175    The effect is to call the system call rt_sigreturn.  */
 176
 177 #define LINUX_RT_SIGTRAMP_INSN0 (0xb8)  /* mov $NNNN,%eax */
 178 #define LINUX_RT_SIGTRAMP_OFFSET0 (0)
 179 #define LINUX_RT_SIGTRAMP_INSN1 (0xcd)  /* int */
 180 #define LINUX_RT_SIGTRAMP_OFFSET1 (5)
 181
 182 static const unsigned char linux_rt_sigtramp_code[] =
 183 {
 184   LINUX_RT_SIGTRAMP_INSN0, 0xad, 0x00, 0x00, 0x00,      /* mov $0xad,%eax */
 185   LINUX_RT_SIGTRAMP_INSN1, 0x80                         /* int $0x80 */
 186 };
 187
 188 #define LINUX_RT_SIGTRAMP_LEN (sizeof linux_rt_sigtramp_code)
 189
 190 /* If PC is in a RT sigtramp routine, return the address of the start
 191    of the routine.  Otherwise, return 0.  */
 192
 193 static CORE_ADDR
 194 i386_linux_rt_sigtramp_start (CORE_ADDR pc)
 195 {
 196   unsigned char buf[LINUX_RT_SIGTRAMP_LEN];
 197
 198   /* We only recognize a signal trampoline if PC is at the start of
 199      one of the two instructions.  We optimize for finding the PC at
 200      the start, as will be the case when the trampoline is not the
 201      first frame on the stack.  We assume that in the case where the
 202      PC is not at the start of the instruction sequence, there will be
 203      a few trailing readable bytes on the stack.  */
 204
 205   if (read_memory_nobpt (pc, (char *) buf, LINUX_RT_SIGTRAMP_LEN) != 0)
 206     return 0;
 207
 208   if (buf[0] != LINUX_RT_SIGTRAMP_INSN0)
 209     {
 210       if (buf[0] != LINUX_RT_SIGTRAMP_INSN1)
 211         return 0;
 212
 213       pc -= LINUX_RT_SIGTRAMP_OFFSET1;
 214
 215       if (read_memory_nobpt (pc, (char *) buf, LINUX_RT_SIGTRAMP_LEN) != 0)
 216         return 0;
 217     }
 218
 219   if (memcmp (buf, linux_rt_sigtramp_code, LINUX_RT_SIGTRAMP_LEN) != 0)
 220     return 0;
 221
 222   return pc;
 223 }
 224
 225 /* Return whether PC is in a GNU/Linux sigtramp routine.  */
 226
 227 int
 228 i386_linux_in_sigtramp (CORE_ADDR pc, char *name)
 229 {
 230   if (name)
 231     return STREQ ("__restore", name) || STREQ ("__restore_rt", name);
 232
 233   return (i386_linux_sigtramp_start (pc) != 0
 234           || i386_linux_rt_sigtramp_start (pc) != 0);
 235 }
 236
 237 /* Assuming FRAME is for a GNU/Linux sigtramp routine, return the
 238    address of the associated sigcontext structure.  */
 239
 240 CORE_ADDR
 241 i386_linux_sigcontext_addr (struct frame_info *frame)
 242 {
 243   CORE_ADDR pc;
 244
 245   pc = i386_linux_sigtramp_start (frame->pc);
 246   if (pc)
 247     {
 248       CORE_ADDR sp;
 249
 250       if (frame->next)
 251         /* If this isn't the top frame, the next frame must be for the
 252            signal handler itself.  The sigcontext structure lives on
 253            the stack, right after the signum argument.  */
 254         return frame->next->frame + 12;
 255
 256       /* This is the top frame.  We'll have to find the address of the
 257          sigcontext structure by looking at the stack pointer.  Keep
 258          in mind that the first instruction of the sigtramp code is
 259          "pop %eax".  If the PC is at this instruction, adjust the
 260          returned value accordingly.  */
 261       sp = read_register (SP_REGNUM);
 262       if (pc == frame->pc)
 263         return sp + 4;
 264       return sp;
 265     }
 266
 267   pc = i386_linux_rt_sigtramp_start (frame->pc);
 268   if (pc)
 269     {
 270       if (frame->next)
 271         /* If this isn't the top frame, the next frame must be for the
 272            signal handler itself.  The sigcontext structure is part of
 273            the user context.  A pointer to the user context is passed
 274            as the third argument to the signal handler.  */
 275         return read_memory_integer (frame->next->frame + 16, 4) + 20;
 276
 277       /* This is the top frame.  Again, use the stack pointer to find
 278          the address of the sigcontext structure.  */
 279       return read_memory_integer (read_register (SP_REGNUM) + 8, 4) + 20;
 280     }
 281
 282   error ("Couldn't recognize signal trampoline.");
 283   return 0;
 284 }
 285
 286 /* Offset to saved PC in sigcontext, from <asm/sigcontext.h>.  */
 287 #define LINUX_SIGCONTEXT_PC_OFFSET (56)
 288
 289 /* Assuming FRAME is for a GNU/Linux sigtramp routine, return the
 290    saved program counter.  */
 291
 292 static CORE_ADDR
 293 i386_linux_sigtramp_saved_pc (struct frame_info *frame)
 294 {
 295   CORE_ADDR addr;
 296   addr = i386_linux_sigcontext_addr (frame);
 297   return read_memory_integer (addr + LINUX_SIGCONTEXT_PC_OFFSET, 4);
 298 }
 299
 300 /* Offset to saved SP in sigcontext, from <asm/sigcontext.h>.  */
 301 #define LINUX_SIGCONTEXT_SP_OFFSET (28)
 302
 303 /* Assuming FRAME is for a GNU/Linux sigtramp routine, return the
 304    saved stack pointer.  */
 305
 306 static CORE_ADDR
 307 i386_linux_sigtramp_saved_sp (struct frame_info *frame)
 308 {
 309   CORE_ADDR addr;
 310   addr = i386_linux_sigcontext_addr (frame);
 311   return read_memory_integer (addr + LINUX_SIGCONTEXT_SP_OFFSET, 4);
 312 }
 313
 314 /* Signal trampolines don't have a meaningful frame.  As in
 315    "i386/tm-i386.h", the frame pointer value we use is actually the
 316    frame pointer of the calling frame -- that is, the frame which was
 317    in progress when the signal trampoline was entered.  GDB mostly
 318    treats this frame pointer value as a magic cookie.  We detect the
 319    case of a signal trampoline by looking at the SIGNAL_HANDLER_CALLER
 320    field, which is set based on PC_IN_SIGTRAMP.
 321
 322    When a signal trampoline is invoked from a frameless function, we
 323    essentially have two frameless functions in a row.  In this case,
 324    we use the same magic cookie for three frames in a row.  We detect
 325    this case by seeing whether the next frame has
 326    SIGNAL_HANDLER_CALLER set, and, if it does, checking whether the
 327    current frame is actually frameless.  In this case, we need to get
 328    the PC by looking at the SP register value stored in the signal
 329    context.
 330
 331    This should work in most cases except in horrible situations where
 332    a signal occurs just as we enter a function but before the frame
 333    has been set up.  */
 334
 335 #define FRAMELESS_SIGNAL(frame)                                 \
 336   ((frame)->next != NULL                                        \
 337    && (frame)->next->signal_handler_caller                      \
 338    && frameless_look_for_prologue (frame))
 339
 340 CORE_ADDR
 341 i386_linux_frame_chain (struct frame_info *frame)
 342 {
 343   if (frame->signal_handler_caller || FRAMELESS_SIGNAL (frame))
 344     return frame->frame;
 345
 346   if (! inside_entry_file (frame->pc))
 347     return read_memory_unsigned_integer (frame->frame, 4);
 348
 349   return 0;
 350 }
 351
 352 /* Return the saved program counter for FRAME.  */
 353
 354 CORE_ADDR
 355 i386_linux_frame_saved_pc (struct frame_info *frame)
 356 {
 357   if (frame->signal_handler_caller)
 358     return i386_linux_sigtramp_saved_pc (frame);
 359
 360   if (FRAMELESS_SIGNAL (frame))
 361     {
 362       CORE_ADDR sp = i386_linux_sigtramp_saved_sp (frame->next);
 363       return read_memory_unsigned_integer (sp, 4);
 364     }
 365
 366   return read_memory_unsigned_integer (frame->frame + 4, 4);
 367 }
 368
 369 /* Immediately after a function call, return the saved pc.  */
 370
 371 CORE_ADDR
 372 i386_linux_saved_pc_after_call (struct frame_info *frame)
 373 {
 374   if (frame->signal_handler_caller)
 375     return i386_linux_sigtramp_saved_pc (frame);
 376
 377   return read_memory_unsigned_integer (read_register (SP_REGNUM), 4);
 378 }
 379
 380 /* Set the program counter for process PTID to PC.  */
 381
 382 void
 383 i386_linux_write_pc (CORE_ADDR pc, ptid_t ptid)
 384 {
 385   write_register_pid (PC_REGNUM, pc, ptid);
 386
 387   /* We must be careful with modifying the program counter.  If we
 388      just interrupted a system call, the kernel might try to restart
 389      it when we resume the inferior.  On restarting the system call,
 390      the kernel will try backing up the program counter even though it
 391      no longer points at the system call.  This typically results in a
 392      SIGSEGV or SIGILL.  We can prevent this by writing `-1' in the
 393      "orig_eax" pseudo-register.
 394
 395      Note that "orig_eax" is saved when setting up a dummy call frame.
 396      This means that it is properly restored when that frame is
 397      popped, and that the interrupted system call will be restarted
 398      when we resume the inferior on return from a function call from
 399      within GDB.  In all other cases the system call will not be
 400      restarted.  */
 401   write_register_pid (I386_LINUX_ORIG_EAX_REGNUM, -1, ptid);
 402 }
 403 \f
 404 /* Calling functions in shared libraries.  */
 405
 406 /* Find the minimal symbol named NAME, and return both the minsym
 407    struct and its objfile.  This probably ought to be in minsym.c, but
 408    everything there is trying to deal with things like C++ and
 409    SOFUN_ADDRESS_MAYBE_TURQUOISE, ...  Since this is so simple, it may
 410    be considered too special-purpose for general consumption.  */
 411
 412 static struct minimal_symbol *
 413 find_minsym_and_objfile (char *name, struct objfile **objfile_p)
 414 {
 415   struct objfile *objfile;
 416
 417   ALL_OBJFILES (objfile)
 418     {
 419       struct minimal_symbol *msym;
 420
 421       ALL_OBJFILE_MSYMBOLS (objfile, msym)
 422         {
 423           if (SYMBOL_NAME (msym)
 424               && STREQ (SYMBOL_NAME (msym), name))
 425             {
 426               *objfile_p = objfile;
 427               return msym;
 428             }
 429         }
 430     }
 431
 432   return 0;
 433 }
 434
 435 static CORE_ADDR
 436 skip_hurd_resolver (CORE_ADDR pc)
 437 {
 438   /* The HURD dynamic linker is part of the GNU C library, so many
 439      GNU/Linux distributions use it.  (All ELF versions, as far as I
 440      know.)  An unresolved PLT entry points to "_dl_runtime_resolve",
 441      which calls "fixup" to patch the PLT, and then passes control to
 442      the function.
 443
 444      We look for the symbol `_dl_runtime_resolve', and find `fixup' in
 445      the same objfile.  If we are at the entry point of `fixup', then
 446      we set a breakpoint at the return address (at the top of the
 447      stack), and continue.
 448
 449      It's kind of gross to do all these checks every time we're
 450      called, since they don't change once the executable has gotten
 451      started.  But this is only a temporary hack --- upcoming versions
 452      of GNU/Linux will provide a portable, efficient interface for
 453      debugging programs that use shared libraries.  */
 454
 455   struct objfile *objfile;
 456   struct minimal_symbol *resolver
 457     = find_minsym_and_objfile ("_dl_runtime_resolve", &objfile);
 458
 459   if (resolver)
 460     {
 461       struct minimal_symbol *fixup
 462         = lookup_minimal_symbol ("fixup", NULL, objfile);
 463
 464       if (fixup && SYMBOL_VALUE_ADDRESS (fixup) == pc)
 465         return (SAVED_PC_AFTER_CALL (get_current_frame ()));
 466     }
 467
 468   return 0;
 469 }
 470
 471 /* See the comments for SKIP_SOLIB_RESOLVER at the top of infrun.c.
 472    This function:
 473    1) decides whether a PLT has sent us into the linker to resolve
 474       a function reference, and
 475    2) if so, tells us where to set a temporary breakpoint that will
 476       trigger when the dynamic linker is done.  */
 477
 478 CORE_ADDR
 479 i386_linux_skip_solib_resolver (CORE_ADDR pc)
 480 {
 481   CORE_ADDR result;
 482
 483   /* Plug in functions for other kinds of resolvers here.  */
 484   result = skip_hurd_resolver (pc);
 485   if (result)
 486     return result;
 487
 488   return 0;
 489 }
 490
 491 /* Fetch (and possibly build) an appropriate link_map_offsets
 492    structure for native GNU/Linux x86 targets using the struct offsets
 493    defined in link.h (but without actual reference to that file).
 494
 495    This makes it possible to access GNU/Linux x86 shared libraries
 496    from a GDB that was not built on an GNU/Linux x86 host (for cross
 497    debugging).  */
 498
 499 struct link_map_offsets *
 500 i386_linux_svr4_fetch_link_map_offsets (void)
 501 {
 502   static struct link_map_offsets lmo;
 503   static struct link_map_offsets *lmp = NULL;
 504
 505   if (lmp == NULL)
 506     {
 507       lmp = &lmo;
 508
 509       lmo.r_debug_size = 8;     /* The actual size is 20 bytes, but
 510                                    this is all we need.  */
 511       lmo.r_map_offset = 4;
 512       lmo.r_map_size   = 4;
 513
 514       lmo.link_map_size = 20;   /* The actual size is 552 bytes, but
 515                                    this is all we need.  */
 516       lmo.l_addr_offset = 0;
 517       lmo.l_addr_size   = 4;
 518
 519       lmo.l_name_offset = 4;
 520       lmo.l_name_size   = 4;
 521
 522       lmo.l_next_offset = 12;
 523       lmo.l_next_size   = 4;
 524
 525       lmo.l_prev_offset = 16;
 526       lmo.l_prev_size   = 4;
 527     }
 528
 529   return lmp;
 530 }