Remove regcache_raw_read
[external/binutils.git] / gdb / regcache.c
1 /* Cache and manage the values of registers for GDB, the GNU debugger.
2
3    Copyright (C) 1986-2018 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 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.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
19
20 #include "defs.h"
21 #include "inferior.h"
22 #include "target.h"
23 #include "gdbarch.h"
24 #include "gdbcmd.h"
25 #include "regcache.h"
26 #include "reggroups.h"
27 #include "observable.h"
28 #include "regset.h"
29 #include <forward_list>
30
31 /*
32  * DATA STRUCTURE
33  *
34  * Here is the actual register cache.
35  */
36
37 /* Per-architecture object describing the layout of a register cache.
38    Computed once when the architecture is created.  */
39
40 struct gdbarch_data *regcache_descr_handle;
41
42 struct regcache_descr
43 {
44   /* The architecture this descriptor belongs to.  */
45   struct gdbarch *gdbarch;
46
47   /* The raw register cache.  Each raw (or hard) register is supplied
48      by the target interface.  The raw cache should not contain
49      redundant information - if the PC is constructed from two
50      registers then those registers and not the PC lives in the raw
51      cache.  */
52   long sizeof_raw_registers;
53
54   /* The cooked register space.  Each cooked register in the range
55      [0..NR_RAW_REGISTERS) is direct-mapped onto the corresponding raw
56      register.  The remaining [NR_RAW_REGISTERS
57      .. NR_COOKED_REGISTERS) (a.k.a. pseudo registers) are mapped onto
58      both raw registers and memory by the architecture methods
59      gdbarch_pseudo_register_read and gdbarch_pseudo_register_write.  */
60   int nr_cooked_registers;
61   long sizeof_cooked_registers;
62
63   /* Offset and size (in 8 bit bytes), of each register in the
64      register cache.  All registers (including those in the range
65      [NR_RAW_REGISTERS .. NR_COOKED_REGISTERS) are given an
66      offset.  */
67   long *register_offset;
68   long *sizeof_register;
69
70   /* Cached table containing the type of each register.  */
71   struct type **register_type;
72 };
73
74 static void *
75 init_regcache_descr (struct gdbarch *gdbarch)
76 {
77   int i;
78   struct regcache_descr *descr;
79   gdb_assert (gdbarch != NULL);
80
81   /* Create an initial, zero filled, table.  */
82   descr = GDBARCH_OBSTACK_ZALLOC (gdbarch, struct regcache_descr);
83   descr->gdbarch = gdbarch;
84
85   /* Total size of the register space.  The raw registers are mapped
86      directly onto the raw register cache while the pseudo's are
87      either mapped onto raw-registers or memory.  */
88   descr->nr_cooked_registers = gdbarch_num_regs (gdbarch)
89                                + gdbarch_num_pseudo_regs (gdbarch);
90
91   /* Fill in a table of register types.  */
92   descr->register_type
93     = GDBARCH_OBSTACK_CALLOC (gdbarch, descr->nr_cooked_registers,
94                               struct type *);
95   for (i = 0; i < descr->nr_cooked_registers; i++)
96     descr->register_type[i] = gdbarch_register_type (gdbarch, i);
97
98   /* Construct a strictly RAW register cache.  Don't allow pseudo's
99      into the register cache.  */
100
101   /* Lay out the register cache.
102
103      NOTE: cagney/2002-05-22: Only register_type() is used when
104      constructing the register cache.  It is assumed that the
105      register's raw size, virtual size and type length are all the
106      same.  */
107
108   {
109     long offset = 0;
110
111     descr->sizeof_register
112       = GDBARCH_OBSTACK_CALLOC (gdbarch, descr->nr_cooked_registers, long);
113     descr->register_offset
114       = GDBARCH_OBSTACK_CALLOC (gdbarch, descr->nr_cooked_registers, long);
115     for (i = 0; i < gdbarch_num_regs (gdbarch); i++)
116       {
117         descr->sizeof_register[i] = TYPE_LENGTH (descr->register_type[i]);
118         descr->register_offset[i] = offset;
119         offset += descr->sizeof_register[i];
120       }
121     /* Set the real size of the raw register cache buffer.  */
122     descr->sizeof_raw_registers = offset;
123
124     for (; i < descr->nr_cooked_registers; i++)
125       {
126         descr->sizeof_register[i] = TYPE_LENGTH (descr->register_type[i]);
127         descr->register_offset[i] = offset;
128         offset += descr->sizeof_register[i];
129       }
130     /* Set the real size of the readonly register cache buffer.  */
131     descr->sizeof_cooked_registers = offset;
132   }
133
134   return descr;
135 }
136
137 static struct regcache_descr *
138 regcache_descr (struct gdbarch *gdbarch)
139 {
140   return (struct regcache_descr *) gdbarch_data (gdbarch,
141                                                  regcache_descr_handle);
142 }
143
144 /* Utility functions returning useful register attributes stored in
145    the regcache descr.  */
146
147 struct type *
148 register_type (struct gdbarch *gdbarch, int regnum)
149 {
150   struct regcache_descr *descr = regcache_descr (gdbarch);
151
152   gdb_assert (regnum >= 0 && regnum < descr->nr_cooked_registers);
153   return descr->register_type[regnum];
154 }
155
156 /* Utility functions returning useful register attributes stored in
157    the regcache descr.  */
158
159 int
160 register_size (struct gdbarch *gdbarch, int regnum)
161 {
162   struct regcache_descr *descr = regcache_descr (gdbarch);
163   int size;
164
165   gdb_assert (regnum >= 0
166               && regnum < (gdbarch_num_regs (gdbarch)
167                            + gdbarch_num_pseudo_regs (gdbarch)));
168   size = descr->sizeof_register[regnum];
169   return size;
170 }
171
172 /* See common/common-regcache.h.  */
173
174 int
175 regcache_register_size (const struct regcache *regcache, int n)
176 {
177   return register_size (regcache->arch (), n);
178 }
179
180 reg_buffer::reg_buffer (gdbarch *gdbarch, bool has_pseudo)
181   : m_has_pseudo (has_pseudo)
182 {
183   gdb_assert (gdbarch != NULL);
184   m_descr = regcache_descr (gdbarch);
185
186   if (has_pseudo)
187     {
188       m_registers = XCNEWVEC (gdb_byte, m_descr->sizeof_cooked_registers);
189       m_register_status = XCNEWVEC (signed char,
190                                     m_descr->nr_cooked_registers);
191     }
192   else
193     {
194       m_registers = XCNEWVEC (gdb_byte, m_descr->sizeof_raw_registers);
195       m_register_status = XCNEWVEC (signed char, gdbarch_num_regs (gdbarch));
196     }
197 }
198
199 regcache::regcache (gdbarch *gdbarch, const address_space *aspace_)
200 /* The register buffers.  A read/write register cache can only hold
201    [0 .. gdbarch_num_regs).  */
202   : detached_regcache (gdbarch, false), m_aspace (aspace_)
203 {
204   m_ptid = minus_one_ptid;
205 }
206
207 static enum register_status
208 do_cooked_read (void *src, int regnum, gdb_byte *buf)
209 {
210   struct regcache *regcache = (struct regcache *) src;
211
212   return regcache_cooked_read (regcache, regnum, buf);
213 }
214
215 readonly_detached_regcache::readonly_detached_regcache (const regcache &src)
216   : readonly_detached_regcache (src.arch (), do_cooked_read, (void *) &src)
217 {
218 }
219
220 gdbarch *
221 reg_buffer::arch () const
222 {
223   return m_descr->gdbarch;
224 }
225
226 /* Cleanup class for invalidating a register.  */
227
228 class regcache_invalidator
229 {
230 public:
231
232   regcache_invalidator (struct regcache *regcache, int regnum)
233     : m_regcache (regcache),
234       m_regnum (regnum)
235   {
236   }
237
238   ~regcache_invalidator ()
239   {
240     if (m_regcache != nullptr)
241       regcache_invalidate (m_regcache, m_regnum);
242   }
243
244   DISABLE_COPY_AND_ASSIGN (regcache_invalidator);
245
246   void release ()
247   {
248     m_regcache = nullptr;
249   }
250
251 private:
252
253   struct regcache *m_regcache;
254   int m_regnum;
255 };
256
257 /* Return  a pointer to register REGNUM's buffer cache.  */
258
259 gdb_byte *
260 reg_buffer::register_buffer (int regnum) const
261 {
262   return m_registers + m_descr->register_offset[regnum];
263 }
264
265 void
266 reg_buffer::save (regcache_cooked_read_ftype *cooked_read,
267                   void *src)
268 {
269   struct gdbarch *gdbarch = m_descr->gdbarch;
270   int regnum;
271
272   /* It should have pseudo registers.  */
273   gdb_assert (m_has_pseudo);
274   /* Clear the dest.  */
275   memset (m_registers, 0, m_descr->sizeof_cooked_registers);
276   memset (m_register_status, 0, m_descr->nr_cooked_registers);
277   /* Copy over any registers (identified by their membership in the
278      save_reggroup) and mark them as valid.  The full [0 .. gdbarch_num_regs +
279      gdbarch_num_pseudo_regs) range is checked since some architectures need
280      to save/restore `cooked' registers that live in memory.  */
281   for (regnum = 0; regnum < m_descr->nr_cooked_registers; regnum++)
282     {
283       if (gdbarch_register_reggroup_p (gdbarch, regnum, save_reggroup))
284         {
285           gdb_byte *dst_buf = register_buffer (regnum);
286           enum register_status status = cooked_read (src, regnum, dst_buf);
287
288           gdb_assert (status != REG_UNKNOWN);
289
290           if (status != REG_VALID)
291             memset (dst_buf, 0, register_size (gdbarch, regnum));
292
293           m_register_status[regnum] = status;
294         }
295     }
296 }
297
298 void
299 regcache::restore (readonly_detached_regcache *src)
300 {
301   struct gdbarch *gdbarch = m_descr->gdbarch;
302   int regnum;
303
304   gdb_assert (src != NULL);
305   gdb_assert (src->m_has_pseudo);
306
307   gdb_assert (gdbarch == src->arch ());
308
309   /* Copy over any registers, being careful to only restore those that
310      were both saved and need to be restored.  The full [0 .. gdbarch_num_regs
311      + gdbarch_num_pseudo_regs) range is checked since some architectures need
312      to save/restore `cooked' registers that live in memory.  */
313   for (regnum = 0; regnum < m_descr->nr_cooked_registers; regnum++)
314     {
315       if (gdbarch_register_reggroup_p (gdbarch, regnum, restore_reggroup))
316         {
317           if (src->m_register_status[regnum] == REG_VALID)
318             cooked_write (regnum, src->register_buffer (regnum));
319         }
320     }
321 }
322
323 enum register_status
324 reg_buffer::get_register_status (int regnum) const
325 {
326   assert_regnum (regnum);
327
328   return (enum register_status) m_register_status[regnum];
329 }
330
331 void
332 regcache_invalidate (struct regcache *regcache, int regnum)
333 {
334   gdb_assert (regcache != NULL);
335   regcache->invalidate (regnum);
336 }
337
338 void
339 detached_regcache::invalidate (int regnum)
340 {
341   assert_regnum (regnum);
342   m_register_status[regnum] = REG_UNKNOWN;
343 }
344
345 void
346 reg_buffer::assert_regnum (int regnum) const
347 {
348   gdb_assert (regnum >= 0);
349   if (m_has_pseudo)
350     gdb_assert (regnum < m_descr->nr_cooked_registers);
351   else
352     gdb_assert (regnum < gdbarch_num_regs (arch ()));
353 }
354
355 /* Global structure containing the current regcache.  */
356
357 /* NOTE: this is a write-through cache.  There is no "dirty" bit for
358    recording if the register values have been changed (eg. by the
359    user).  Therefore all registers must be written back to the
360    target when appropriate.  */
361 std::forward_list<regcache *> regcache::current_regcache;
362
363 struct regcache *
364 get_thread_arch_aspace_regcache (ptid_t ptid, struct gdbarch *gdbarch,
365                                  struct address_space *aspace)
366 {
367   for (const auto &regcache : regcache::current_regcache)
368     if (ptid_equal (regcache->ptid (), ptid) && regcache->arch () == gdbarch)
369       return regcache;
370
371   regcache *new_regcache = new regcache (gdbarch, aspace);
372
373   regcache::current_regcache.push_front (new_regcache);
374   new_regcache->set_ptid (ptid);
375
376   return new_regcache;
377 }
378
379 struct regcache *
380 get_thread_arch_regcache (ptid_t ptid, struct gdbarch *gdbarch)
381 {
382   address_space *aspace = target_thread_address_space (ptid);
383
384   return get_thread_arch_aspace_regcache  (ptid, gdbarch, aspace);
385 }
386
387 static ptid_t current_thread_ptid;
388 static struct gdbarch *current_thread_arch;
389
390 struct regcache *
391 get_thread_regcache (ptid_t ptid)
392 {
393   if (!current_thread_arch || !ptid_equal (current_thread_ptid, ptid))
394     {
395       current_thread_ptid = ptid;
396       current_thread_arch = target_thread_architecture (ptid);
397     }
398
399   return get_thread_arch_regcache (ptid, current_thread_arch);
400 }
401
402 struct regcache *
403 get_current_regcache (void)
404 {
405   return get_thread_regcache (inferior_ptid);
406 }
407
408 /* See common/common-regcache.h.  */
409
410 struct regcache *
411 get_thread_regcache_for_ptid (ptid_t ptid)
412 {
413   return get_thread_regcache (ptid);
414 }
415
416 /* Observer for the target_changed event.  */
417
418 static void
419 regcache_observer_target_changed (struct target_ops *target)
420 {
421   registers_changed ();
422 }
423
424 /* Update global variables old ptids to hold NEW_PTID if they were
425    holding OLD_PTID.  */
426 void
427 regcache::regcache_thread_ptid_changed (ptid_t old_ptid, ptid_t new_ptid)
428 {
429   for (auto &regcache : regcache::current_regcache)
430     {
431       if (ptid_equal (regcache->ptid (), old_ptid))
432         regcache->set_ptid (new_ptid);
433     }
434 }
435
436 /* Low level examining and depositing of registers.
437
438    The caller is responsible for making sure that the inferior is
439    stopped before calling the fetching routines, or it will get
440    garbage.  (a change from GDB version 3, in which the caller got the
441    value from the last stop).  */
442
443 /* REGISTERS_CHANGED ()
444
445    Indicate that registers may have changed, so invalidate the cache.  */
446
447 void
448 registers_changed_ptid (ptid_t ptid)
449 {
450   for (auto oit = regcache::current_regcache.before_begin (),
451          it = std::next (oit);
452        it != regcache::current_regcache.end ();
453        )
454     {
455       if (ptid_match ((*it)->ptid (), ptid))
456         {
457           delete *it;
458           it = regcache::current_regcache.erase_after (oit);
459         }
460       else
461         oit = it++;
462     }
463
464   if (ptid_match (current_thread_ptid, ptid))
465     {
466       current_thread_ptid = null_ptid;
467       current_thread_arch = NULL;
468     }
469
470   if (ptid_match (inferior_ptid, ptid))
471     {
472       /* We just deleted the regcache of the current thread.  Need to
473          forget about any frames we have cached, too.  */
474       reinit_frame_cache ();
475     }
476 }
477
478 void
479 registers_changed (void)
480 {
481   registers_changed_ptid (minus_one_ptid);
482
483   /* Force cleanup of any alloca areas if using C alloca instead of
484      a builtin alloca.  This particular call is used to clean up
485      areas allocated by low level target code which may build up
486      during lengthy interactions between gdb and the target before
487      gdb gives control to the user (ie watchpoints).  */
488   alloca (0);
489 }
490
491 void
492 regcache::raw_update (int regnum)
493 {
494   assert_regnum (regnum);
495
496   /* Make certain that the register cache is up-to-date with respect
497      to the current thread.  This switching shouldn't be necessary
498      only there is still only one target side register cache.  Sigh!
499      On the bright side, at least there is a regcache object.  */
500
501   if (get_register_status (regnum) == REG_UNKNOWN)
502     {
503       target_fetch_registers (this, regnum);
504
505       /* A number of targets can't access the whole set of raw
506          registers (because the debug API provides no means to get at
507          them).  */
508       if (m_register_status[regnum] == REG_UNKNOWN)
509         m_register_status[regnum] = REG_UNAVAILABLE;
510     }
511 }
512
513 enum register_status
514 readable_regcache::raw_read (int regnum, gdb_byte *buf)
515 {
516   gdb_assert (buf != NULL);
517   raw_update (regnum);
518
519   if (m_register_status[regnum] != REG_VALID)
520     memset (buf, 0, m_descr->sizeof_register[regnum]);
521   else
522     memcpy (buf, register_buffer (regnum),
523             m_descr->sizeof_register[regnum]);
524
525   return (enum register_status) m_register_status[regnum];
526 }
527
528 enum register_status
529 regcache_raw_read_signed (struct regcache *regcache, int regnum, LONGEST *val)
530 {
531   gdb_assert (regcache != NULL);
532   return regcache->raw_read (regnum, val);
533 }
534
535 template<typename T, typename>
536 enum register_status
537 readable_regcache::raw_read (int regnum, T *val)
538 {
539   gdb_byte *buf;
540   enum register_status status;
541
542   assert_regnum (regnum);
543   buf = (gdb_byte *) alloca (m_descr->sizeof_register[regnum]);
544   status = raw_read (regnum, buf);
545   if (status == REG_VALID)
546     *val = extract_integer<T> (buf,
547                                m_descr->sizeof_register[regnum],
548                                gdbarch_byte_order (m_descr->gdbarch));
549   else
550     *val = 0;
551   return status;
552 }
553
554 enum register_status
555 regcache_raw_read_unsigned (struct regcache *regcache, int regnum,
556                             ULONGEST *val)
557 {
558   gdb_assert (regcache != NULL);
559   return regcache->raw_read (regnum, val);
560 }
561
562 void
563 regcache_raw_write_signed (struct regcache *regcache, int regnum, LONGEST val)
564 {
565   gdb_assert (regcache != NULL);
566   regcache->raw_write (regnum, val);
567 }
568
569 template<typename T, typename>
570 void
571 regcache::raw_write (int regnum, T val)
572 {
573   gdb_byte *buf;
574
575   assert_regnum (regnum);
576   buf = (gdb_byte *) alloca (m_descr->sizeof_register[regnum]);
577   store_integer (buf, m_descr->sizeof_register[regnum],
578                  gdbarch_byte_order (m_descr->gdbarch), val);
579   raw_write (regnum, buf);
580 }
581
582 void
583 regcache_raw_write_unsigned (struct regcache *regcache, int regnum,
584                              ULONGEST val)
585 {
586   gdb_assert (regcache != NULL);
587   regcache->raw_write (regnum, val);
588 }
589
590 LONGEST
591 regcache_raw_get_signed (struct regcache *regcache, int regnum)
592 {
593   LONGEST value;
594   enum register_status status;
595
596   status = regcache_raw_read_signed (regcache, regnum, &value);
597   if (status == REG_UNAVAILABLE)
598     throw_error (NOT_AVAILABLE_ERROR,
599                  _("Register %d is not available"), regnum);
600   return value;
601 }
602
603 enum register_status
604 regcache_cooked_read (struct regcache *regcache, int regnum, gdb_byte *buf)
605 {
606   return regcache->cooked_read (regnum, buf);
607 }
608
609 enum register_status
610 readable_regcache::cooked_read (int regnum, gdb_byte *buf)
611 {
612   gdb_assert (regnum >= 0);
613   gdb_assert (regnum < m_descr->nr_cooked_registers);
614   if (regnum < num_raw_registers ())
615     return raw_read (regnum, buf);
616   else if (m_has_pseudo
617            && m_register_status[regnum] != REG_UNKNOWN)
618     {
619       if (m_register_status[regnum] == REG_VALID)
620         memcpy (buf, register_buffer (regnum),
621                 m_descr->sizeof_register[regnum]);
622       else
623         memset (buf, 0, m_descr->sizeof_register[regnum]);
624
625       return (enum register_status) m_register_status[regnum];
626     }
627   else if (gdbarch_pseudo_register_read_value_p (m_descr->gdbarch))
628     {
629       struct value *mark, *computed;
630       enum register_status result = REG_VALID;
631
632       mark = value_mark ();
633
634       computed = gdbarch_pseudo_register_read_value (m_descr->gdbarch,
635                                                      this, regnum);
636       if (value_entirely_available (computed))
637         memcpy (buf, value_contents_raw (computed),
638                 m_descr->sizeof_register[regnum]);
639       else
640         {
641           memset (buf, 0, m_descr->sizeof_register[regnum]);
642           result = REG_UNAVAILABLE;
643         }
644
645       value_free_to_mark (mark);
646
647       return result;
648     }
649   else
650     return gdbarch_pseudo_register_read (m_descr->gdbarch, this,
651                                          regnum, buf);
652 }
653
654 struct value *
655 regcache_cooked_read_value (struct regcache *regcache, int regnum)
656 {
657   return regcache->cooked_read_value (regnum);
658 }
659
660 struct value *
661 readable_regcache::cooked_read_value (int regnum)
662 {
663   gdb_assert (regnum >= 0);
664   gdb_assert (regnum < m_descr->nr_cooked_registers);
665
666   if (regnum < num_raw_registers ()
667       || (m_has_pseudo && m_register_status[regnum] != REG_UNKNOWN)
668       || !gdbarch_pseudo_register_read_value_p (m_descr->gdbarch))
669     {
670       struct value *result;
671
672       result = allocate_value (register_type (m_descr->gdbarch, regnum));
673       VALUE_LVAL (result) = lval_register;
674       VALUE_REGNUM (result) = regnum;
675
676       /* It is more efficient in general to do this delegation in this
677          direction than in the other one, even though the value-based
678          API is preferred.  */
679       if (cooked_read (regnum,
680                        value_contents_raw (result)) == REG_UNAVAILABLE)
681         mark_value_bytes_unavailable (result, 0,
682                                       TYPE_LENGTH (value_type (result)));
683
684       return result;
685     }
686   else
687     return gdbarch_pseudo_register_read_value (m_descr->gdbarch,
688                                                this, regnum);
689 }
690
691 enum register_status
692 regcache_cooked_read_signed (struct regcache *regcache, int regnum,
693                              LONGEST *val)
694 {
695   gdb_assert (regcache != NULL);
696   return regcache->cooked_read (regnum, val);
697 }
698
699 template<typename T, typename>
700 enum register_status
701 readable_regcache::cooked_read (int regnum, T *val)
702 {
703   enum register_status status;
704   gdb_byte *buf;
705
706   gdb_assert (regnum >= 0 && regnum < m_descr->nr_cooked_registers);
707   buf = (gdb_byte *) alloca (m_descr->sizeof_register[regnum]);
708   status = cooked_read (regnum, buf);
709   if (status == REG_VALID)
710     *val = extract_integer<T> (buf, m_descr->sizeof_register[regnum],
711                                gdbarch_byte_order (m_descr->gdbarch));
712   else
713     *val = 0;
714   return status;
715 }
716
717 enum register_status
718 regcache_cooked_read_unsigned (struct regcache *regcache, int regnum,
719                                ULONGEST *val)
720 {
721   gdb_assert (regcache != NULL);
722   return regcache->cooked_read (regnum, val);
723 }
724
725 void
726 regcache_cooked_write_signed (struct regcache *regcache, int regnum,
727                               LONGEST val)
728 {
729   gdb_assert (regcache != NULL);
730   regcache->cooked_write (regnum, val);
731 }
732
733 template<typename T, typename>
734 void
735 regcache::cooked_write (int regnum, T val)
736 {
737   gdb_byte *buf;
738
739   gdb_assert (regnum >=0 && regnum < m_descr->nr_cooked_registers);
740   buf = (gdb_byte *) alloca (m_descr->sizeof_register[regnum]);
741   store_integer (buf, m_descr->sizeof_register[regnum],
742                  gdbarch_byte_order (m_descr->gdbarch), val);
743   cooked_write (regnum, buf);
744 }
745
746 void
747 regcache_cooked_write_unsigned (struct regcache *regcache, int regnum,
748                                 ULONGEST val)
749 {
750   gdb_assert (regcache != NULL);
751   regcache->cooked_write (regnum, val);
752 }
753
754 void
755 regcache_raw_write (struct regcache *regcache, int regnum,
756                     const gdb_byte *buf)
757 {
758   gdb_assert (regcache != NULL && buf != NULL);
759   regcache->raw_write (regnum, buf);
760 }
761
762 void
763 regcache::raw_write (int regnum, const gdb_byte *buf)
764 {
765
766   gdb_assert (buf != NULL);
767   assert_regnum (regnum);
768
769   /* On the sparc, writing %g0 is a no-op, so we don't even want to
770      change the registers array if something writes to this register.  */
771   if (gdbarch_cannot_store_register (arch (), regnum))
772     return;
773
774   /* If we have a valid copy of the register, and new value == old
775      value, then don't bother doing the actual store.  */
776   if (get_register_status (regnum) == REG_VALID
777       && (memcmp (register_buffer (regnum), buf,
778                   m_descr->sizeof_register[regnum]) == 0))
779     return;
780
781   target_prepare_to_store (this);
782   raw_supply (regnum, buf);
783
784   /* Invalidate the register after it is written, in case of a
785      failure.  */
786   regcache_invalidator invalidator (this, regnum);
787
788   target_store_registers (this, regnum);
789
790   /* The target did not throw an error so we can discard invalidating
791      the register.  */
792   invalidator.release ();
793 }
794
795 void
796 regcache_cooked_write (struct regcache *regcache, int regnum,
797                        const gdb_byte *buf)
798 {
799   regcache->cooked_write (regnum, buf);
800 }
801
802 void
803 regcache::cooked_write (int regnum, const gdb_byte *buf)
804 {
805   gdb_assert (regnum >= 0);
806   gdb_assert (regnum < m_descr->nr_cooked_registers);
807   if (regnum < num_raw_registers ())
808     raw_write (regnum, buf);
809   else
810     gdbarch_pseudo_register_write (m_descr->gdbarch, this,
811                                    regnum, buf);
812 }
813
814 /* Perform a partial register transfer using a read, modify, write
815    operation.  */
816
817 enum register_status
818 readable_regcache::read_part (int regnum, int offset, int len, void *in,
819                               bool is_raw)
820 {
821   struct gdbarch *gdbarch = arch ();
822   gdb_byte *reg = (gdb_byte *) alloca (register_size (gdbarch, regnum));
823
824   gdb_assert (in != NULL);
825   gdb_assert (offset >= 0 && offset <= m_descr->sizeof_register[regnum]);
826   gdb_assert (len >= 0 && offset + len <= m_descr->sizeof_register[regnum]);
827   /* Something to do?  */
828   if (offset + len == 0)
829     return REG_VALID;
830   /* Read (when needed) ...  */
831   enum register_status status;
832
833   if (is_raw)
834     status = raw_read (regnum, reg);
835   else
836     status = cooked_read (regnum, reg);
837   if (status != REG_VALID)
838     return status;
839
840   /* ... modify ...  */
841   memcpy (in, reg + offset, len);
842
843   return REG_VALID;
844 }
845
846 enum register_status
847 regcache::write_part (int regnum, int offset, int len,
848                      const void *out, bool is_raw)
849 {
850   struct gdbarch *gdbarch = arch ();
851   gdb_byte *reg = (gdb_byte *) alloca (register_size (gdbarch, regnum));
852
853   gdb_assert (out != NULL);
854   gdb_assert (offset >= 0 && offset <= m_descr->sizeof_register[regnum]);
855   gdb_assert (len >= 0 && offset + len <= m_descr->sizeof_register[regnum]);
856   /* Something to do?  */
857   if (offset + len == 0)
858     return REG_VALID;
859   /* Read (when needed) ...  */
860   if (offset > 0
861       || offset + len < m_descr->sizeof_register[regnum])
862     {
863       enum register_status status;
864
865       if (is_raw)
866         status = raw_read (regnum, reg);
867       else
868         status = cooked_read (regnum, reg);
869       if (status != REG_VALID)
870         return status;
871     }
872
873   memcpy (reg + offset, out, len);
874   /* ... write (when needed).  */
875   if (is_raw)
876     raw_write (regnum, reg);
877   else
878     cooked_write (regnum, reg);
879
880   return REG_VALID;
881 }
882
883 enum register_status
884 regcache_raw_read_part (struct regcache *regcache, int regnum,
885                         int offset, int len, gdb_byte *buf)
886 {
887   return regcache->raw_read_part (regnum, offset, len, buf);
888 }
889
890 enum register_status
891 readable_regcache::raw_read_part (int regnum, int offset, int len, gdb_byte *buf)
892 {
893   assert_regnum (regnum);
894   return read_part (regnum, offset, len, buf, true);
895 }
896
897 void
898 regcache_raw_write_part (struct regcache *regcache, int regnum,
899                          int offset, int len, const gdb_byte *buf)
900 {
901   regcache->raw_write_part (regnum, offset, len, buf);
902 }
903
904 void
905 regcache::raw_write_part (int regnum, int offset, int len,
906                           const gdb_byte *buf)
907 {
908   assert_regnum (regnum);
909   write_part (regnum, offset, len, buf, true);
910 }
911
912 enum register_status
913 regcache_cooked_read_part (struct regcache *regcache, int regnum,
914                            int offset, int len, gdb_byte *buf)
915 {
916   return regcache->cooked_read_part (regnum, offset, len, buf);
917 }
918
919
920 enum register_status
921 readable_regcache::cooked_read_part (int regnum, int offset, int len,
922                                      gdb_byte *buf)
923 {
924   gdb_assert (regnum >= 0 && regnum < m_descr->nr_cooked_registers);
925   return read_part (regnum, offset, len, buf, false);
926 }
927
928 void
929 regcache_cooked_write_part (struct regcache *regcache, int regnum,
930                             int offset, int len, const gdb_byte *buf)
931 {
932   regcache->cooked_write_part (regnum, offset, len, buf);
933 }
934
935 void
936 regcache::cooked_write_part (int regnum, int offset, int len,
937                              const gdb_byte *buf)
938 {
939   gdb_assert (regnum >= 0 && regnum < m_descr->nr_cooked_registers);
940   write_part (regnum, offset, len, buf, false);
941 }
942
943 /* Supply register REGNUM, whose contents are stored in BUF, to REGCACHE.  */
944
945 void
946 regcache_raw_supply (struct regcache *regcache, int regnum, const void *buf)
947 {
948   gdb_assert (regcache != NULL);
949   regcache->raw_supply (regnum, buf);
950 }
951
952 void
953 detached_regcache::raw_supply (int regnum, const void *buf)
954 {
955   void *regbuf;
956   size_t size;
957
958   assert_regnum (regnum);
959
960   regbuf = register_buffer (regnum);
961   size = m_descr->sizeof_register[regnum];
962
963   if (buf)
964     {
965       memcpy (regbuf, buf, size);
966       m_register_status[regnum] = REG_VALID;
967     }
968   else
969     {
970       /* This memset not strictly necessary, but better than garbage
971          in case the register value manages to escape somewhere (due
972          to a bug, no less).  */
973       memset (regbuf, 0, size);
974       m_register_status[regnum] = REG_UNAVAILABLE;
975     }
976 }
977
978 /* Supply register REGNUM to REGCACHE.  Value to supply is an integer stored at
979    address ADDR, in target endian, with length ADDR_LEN and sign IS_SIGNED.  If
980    the register size is greater than ADDR_LEN, then the integer will be sign or
981    zero extended.  If the register size is smaller than the integer, then the
982    most significant bytes of the integer will be truncated.  */
983
984 void
985 detached_regcache::raw_supply_integer (int regnum, const gdb_byte *addr,
986                                    int addr_len, bool is_signed)
987 {
988   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (m_descr->gdbarch);
989   gdb_byte *regbuf;
990   size_t regsize;
991
992   assert_regnum (regnum);
993
994   regbuf = register_buffer (regnum);
995   regsize = m_descr->sizeof_register[regnum];
996
997   copy_integer_to_size (regbuf, regsize, addr, addr_len, is_signed,
998                         byte_order);
999   m_register_status[regnum] = REG_VALID;
1000 }
1001
1002 /* Supply register REGNUM with zeroed value to REGCACHE.  This is not the same
1003    as calling raw_supply with NULL (which will set the state to
1004    unavailable).  */
1005
1006 void
1007 detached_regcache::raw_supply_zeroed (int regnum)
1008 {
1009   void *regbuf;
1010   size_t size;
1011
1012   assert_regnum (regnum);
1013
1014   regbuf = register_buffer (regnum);
1015   size = m_descr->sizeof_register[regnum];
1016
1017   memset (regbuf, 0, size);
1018   m_register_status[regnum] = REG_VALID;
1019 }
1020
1021 /* Collect register REGNUM from REGCACHE and store its contents in BUF.  */
1022
1023 void
1024 regcache_raw_collect (const struct regcache *regcache, int regnum, void *buf)
1025 {
1026   gdb_assert (regcache != NULL && buf != NULL);
1027   regcache->raw_collect (regnum, buf);
1028 }
1029
1030 void
1031 regcache::raw_collect (int regnum, void *buf) const
1032 {
1033   const void *regbuf;
1034   size_t size;
1035
1036   gdb_assert (buf != NULL);
1037   assert_regnum (regnum);
1038
1039   regbuf = register_buffer (regnum);
1040   size = m_descr->sizeof_register[regnum];
1041   memcpy (buf, regbuf, size);
1042 }
1043
1044 /* Transfer a single or all registers belonging to a certain register
1045    set to or from a buffer.  This is the main worker function for
1046    regcache_supply_regset and regcache_collect_regset.  */
1047
1048 /* Collect register REGNUM from REGCACHE.  Store collected value as an integer
1049    at address ADDR, in target endian, with length ADDR_LEN and sign IS_SIGNED.
1050    If ADDR_LEN is greater than the register size, then the integer will be sign
1051    or zero extended.  If ADDR_LEN is smaller than the register size, then the
1052    most significant bytes of the integer will be truncated.  */
1053
1054 void
1055 regcache::raw_collect_integer (int regnum, gdb_byte *addr, int addr_len,
1056                                bool is_signed) const
1057 {
1058   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (m_descr->gdbarch);
1059   const gdb_byte *regbuf;
1060   size_t regsize;
1061
1062   assert_regnum (regnum);
1063
1064   regbuf = register_buffer (regnum);
1065   regsize = m_descr->sizeof_register[regnum];
1066
1067   copy_integer_to_size (addr, addr_len, regbuf, regsize, is_signed,
1068                         byte_order);
1069 }
1070
1071 void
1072 regcache::transfer_regset (const struct regset *regset,
1073                            struct regcache *out_regcache,
1074                            int regnum, const void *in_buf,
1075                            void *out_buf, size_t size) const
1076 {
1077   const struct regcache_map_entry *map;
1078   int offs = 0, count;
1079
1080   for (map = (const struct regcache_map_entry *) regset->regmap;
1081        (count = map->count) != 0;
1082        map++)
1083     {
1084       int regno = map->regno;
1085       int slot_size = map->size;
1086
1087       if (slot_size == 0 && regno != REGCACHE_MAP_SKIP)
1088         slot_size = m_descr->sizeof_register[regno];
1089
1090       if (regno == REGCACHE_MAP_SKIP
1091           || (regnum != -1
1092               && (regnum < regno || regnum >= regno + count)))
1093           offs += count * slot_size;
1094
1095       else if (regnum == -1)
1096         for (; count--; regno++, offs += slot_size)
1097           {
1098             if (offs + slot_size > size)
1099               break;
1100
1101             if (out_buf)
1102               raw_collect (regno, (gdb_byte *) out_buf + offs);
1103             else
1104               out_regcache->raw_supply (regno, in_buf
1105                                         ? (const gdb_byte *) in_buf + offs
1106                                         : NULL);
1107           }
1108       else
1109         {
1110           /* Transfer a single register and return.  */
1111           offs += (regnum - regno) * slot_size;
1112           if (offs + slot_size > size)
1113             return;
1114
1115           if (out_buf)
1116             raw_collect (regnum, (gdb_byte *) out_buf + offs);
1117           else
1118             out_regcache->raw_supply (regnum, in_buf
1119                                       ? (const gdb_byte *) in_buf + offs
1120                                       : NULL);
1121           return;
1122         }
1123     }
1124 }
1125
1126 /* Supply register REGNUM from BUF to REGCACHE, using the register map
1127    in REGSET.  If REGNUM is -1, do this for all registers in REGSET.
1128    If BUF is NULL, set the register(s) to "unavailable" status. */
1129
1130 void
1131 regcache_supply_regset (const struct regset *regset,
1132                         struct regcache *regcache,
1133                         int regnum, const void *buf, size_t size)
1134 {
1135   regcache->supply_regset (regset, regnum, buf, size);
1136 }
1137
1138 void
1139 regcache::supply_regset (const struct regset *regset,
1140                          int regnum, const void *buf, size_t size)
1141 {
1142   transfer_regset (regset, this, regnum, buf, NULL, size);
1143 }
1144
1145 /* Collect register REGNUM from REGCACHE to BUF, using the register
1146    map in REGSET.  If REGNUM is -1, do this for all registers in
1147    REGSET.  */
1148
1149 void
1150 regcache_collect_regset (const struct regset *regset,
1151                          const struct regcache *regcache,
1152                          int regnum, void *buf, size_t size)
1153 {
1154   regcache->collect_regset (regset, regnum, buf, size);
1155 }
1156
1157 void
1158 regcache::collect_regset (const struct regset *regset,
1159                          int regnum, void *buf, size_t size) const
1160 {
1161   transfer_regset (regset, NULL, regnum, NULL, buf, size);
1162 }
1163
1164
1165 /* Special handling for register PC.  */
1166
1167 CORE_ADDR
1168 regcache_read_pc (struct regcache *regcache)
1169 {
1170   struct gdbarch *gdbarch = regcache->arch ();
1171
1172   CORE_ADDR pc_val;
1173
1174   if (gdbarch_read_pc_p (gdbarch))
1175     pc_val = gdbarch_read_pc (gdbarch, regcache);
1176   /* Else use per-frame method on get_current_frame.  */
1177   else if (gdbarch_pc_regnum (gdbarch) >= 0)
1178     {
1179       ULONGEST raw_val;
1180
1181       if (regcache_cooked_read_unsigned (regcache,
1182                                          gdbarch_pc_regnum (gdbarch),
1183                                          &raw_val) == REG_UNAVAILABLE)
1184         throw_error (NOT_AVAILABLE_ERROR, _("PC register is not available"));
1185
1186       pc_val = gdbarch_addr_bits_remove (gdbarch, raw_val);
1187     }
1188   else
1189     internal_error (__FILE__, __LINE__,
1190                     _("regcache_read_pc: Unable to find PC"));
1191   return pc_val;
1192 }
1193
1194 void
1195 regcache_write_pc (struct regcache *regcache, CORE_ADDR pc)
1196 {
1197   struct gdbarch *gdbarch = regcache->arch ();
1198
1199   if (gdbarch_write_pc_p (gdbarch))
1200     gdbarch_write_pc (gdbarch, regcache, pc);
1201   else if (gdbarch_pc_regnum (gdbarch) >= 0)
1202     regcache_cooked_write_unsigned (regcache,
1203                                     gdbarch_pc_regnum (gdbarch), pc);
1204   else
1205     internal_error (__FILE__, __LINE__,
1206                     _("regcache_write_pc: Unable to update PC"));
1207
1208   /* Writing the PC (for instance, from "load") invalidates the
1209      current frame.  */
1210   reinit_frame_cache ();
1211 }
1212
1213 int
1214 reg_buffer::num_raw_registers () const
1215 {
1216   return gdbarch_num_regs (arch ());
1217 }
1218
1219 void
1220 regcache::debug_print_register (const char *func,  int regno)
1221 {
1222   struct gdbarch *gdbarch = arch ();
1223
1224   fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "%s ", func);
1225   if (regno >= 0 && regno < gdbarch_num_regs (gdbarch)
1226       && gdbarch_register_name (gdbarch, regno) != NULL
1227       && gdbarch_register_name (gdbarch, regno)[0] != '\0')
1228     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "(%s)",
1229                         gdbarch_register_name (gdbarch, regno));
1230   else
1231     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "(%d)", regno);
1232   if (regno >= 0 && regno < gdbarch_num_regs (gdbarch))
1233     {
1234       enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
1235       int size = register_size (gdbarch, regno);
1236       gdb_byte *buf = register_buffer (regno);
1237
1238       fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, " = ");
1239       for (int i = 0; i < size; i++)
1240         {
1241           fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "%02x", buf[i]);
1242         }
1243       if (size <= sizeof (LONGEST))
1244         {
1245           ULONGEST val = extract_unsigned_integer (buf, size, byte_order);
1246
1247           fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, " %s %s",
1248                               core_addr_to_string_nz (val), plongest (val));
1249         }
1250     }
1251   fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "\n");
1252 }
1253
1254 static void
1255 reg_flush_command (const char *command, int from_tty)
1256 {
1257   /* Force-flush the register cache.  */
1258   registers_changed ();
1259   if (from_tty)
1260     printf_filtered (_("Register cache flushed.\n"));
1261 }
1262
1263 void
1264 register_dump::dump (ui_file *file)
1265 {
1266   auto descr = regcache_descr (m_gdbarch);
1267   int regnum;
1268   int footnote_nr = 0;
1269   int footnote_register_offset = 0;
1270   int footnote_register_type_name_null = 0;
1271   long register_offset = 0;
1272
1273   gdb_assert (descr->nr_cooked_registers
1274               == (gdbarch_num_regs (m_gdbarch)
1275                   + gdbarch_num_pseudo_regs (m_gdbarch)));
1276
1277   for (regnum = -1; regnum < descr->nr_cooked_registers; regnum++)
1278     {
1279       /* Name.  */
1280       if (regnum < 0)
1281         fprintf_unfiltered (file, " %-10s", "Name");
1282       else
1283         {
1284           const char *p = gdbarch_register_name (m_gdbarch, regnum);
1285
1286           if (p == NULL)
1287             p = "";
1288           else if (p[0] == '\0')
1289             p = "''";
1290           fprintf_unfiltered (file, " %-10s", p);
1291         }
1292
1293       /* Number.  */
1294       if (regnum < 0)
1295         fprintf_unfiltered (file, " %4s", "Nr");
1296       else
1297         fprintf_unfiltered (file, " %4d", regnum);
1298
1299       /* Relative number.  */
1300       if (regnum < 0)
1301         fprintf_unfiltered (file, " %4s", "Rel");
1302       else if (regnum < gdbarch_num_regs (m_gdbarch))
1303         fprintf_unfiltered (file, " %4d", regnum);
1304       else
1305         fprintf_unfiltered (file, " %4d",
1306                             (regnum - gdbarch_num_regs (m_gdbarch)));
1307
1308       /* Offset.  */
1309       if (regnum < 0)
1310         fprintf_unfiltered (file, " %6s  ", "Offset");
1311       else
1312         {
1313           fprintf_unfiltered (file, " %6ld",
1314                               descr->register_offset[regnum]);
1315           if (register_offset != descr->register_offset[regnum]
1316               || (regnum > 0
1317                   && (descr->register_offset[regnum]
1318                       != (descr->register_offset[regnum - 1]
1319                           + descr->sizeof_register[regnum - 1])))
1320               )
1321             {
1322               if (!footnote_register_offset)
1323                 footnote_register_offset = ++footnote_nr;
1324               fprintf_unfiltered (file, "*%d", footnote_register_offset);
1325             }
1326           else
1327             fprintf_unfiltered (file, "  ");
1328           register_offset = (descr->register_offset[regnum]
1329                              + descr->sizeof_register[regnum]);
1330         }
1331
1332       /* Size.  */
1333       if (regnum < 0)
1334         fprintf_unfiltered (file, " %5s ", "Size");
1335       else
1336         fprintf_unfiltered (file, " %5ld", descr->sizeof_register[regnum]);
1337
1338       /* Type.  */
1339       {
1340         const char *t;
1341         std::string name_holder;
1342
1343         if (regnum < 0)
1344           t = "Type";
1345         else
1346           {
1347             static const char blt[] = "builtin_type";
1348
1349             t = TYPE_NAME (register_type (m_gdbarch, regnum));
1350             if (t == NULL)
1351               {
1352                 if (!footnote_register_type_name_null)
1353                   footnote_register_type_name_null = ++footnote_nr;
1354                 name_holder = string_printf ("*%d",
1355                                              footnote_register_type_name_null);
1356                 t = name_holder.c_str ();
1357               }
1358             /* Chop a leading builtin_type.  */
1359             if (startswith (t, blt))
1360               t += strlen (blt);
1361           }
1362         fprintf_unfiltered (file, " %-15s", t);
1363       }
1364
1365       /* Leading space always present.  */
1366       fprintf_unfiltered (file, " ");
1367
1368       dump_reg (file, regnum);
1369
1370       fprintf_unfiltered (file, "\n");
1371     }
1372
1373   if (footnote_register_offset)
1374     fprintf_unfiltered (file, "*%d: Inconsistent register offsets.\n",
1375                         footnote_register_offset);
1376   if (footnote_register_type_name_null)
1377     fprintf_unfiltered (file,
1378                         "*%d: Register type's name NULL.\n",
1379                         footnote_register_type_name_null);
1380 }
1381
1382 #if GDB_SELF_TEST
1383 #include "selftest.h"
1384 #include "selftest-arch.h"
1385 #include "gdbthread.h"
1386 #include "target-float.h"
1387
1388 namespace selftests {
1389
1390 class regcache_access : public regcache
1391 {
1392 public:
1393
1394   /* Return the number of elements in current_regcache.  */
1395
1396   static size_t
1397   current_regcache_size ()
1398   {
1399     return std::distance (regcache::current_regcache.begin (),
1400                           regcache::current_regcache.end ());
1401   }
1402 };
1403
1404 static void
1405 current_regcache_test (void)
1406 {
1407   /* It is empty at the start.  */
1408   SELF_CHECK (regcache_access::current_regcache_size () == 0);
1409
1410   ptid_t ptid1 (1), ptid2 (2), ptid3 (3);
1411
1412   /* Get regcache from ptid1, a new regcache is added to
1413      current_regcache.  */
1414   regcache *regcache = get_thread_arch_aspace_regcache (ptid1,
1415                                                         target_gdbarch (),
1416                                                         NULL);
1417
1418   SELF_CHECK (regcache != NULL);
1419   SELF_CHECK (regcache->ptid () == ptid1);
1420   SELF_CHECK (regcache_access::current_regcache_size () == 1);
1421
1422   /* Get regcache from ptid2, a new regcache is added to
1423      current_regcache.  */
1424   regcache = get_thread_arch_aspace_regcache (ptid2,
1425                                               target_gdbarch (),
1426                                               NULL);
1427   SELF_CHECK (regcache != NULL);
1428   SELF_CHECK (regcache->ptid () == ptid2);
1429   SELF_CHECK (regcache_access::current_regcache_size () == 2);
1430
1431   /* Get regcache from ptid3, a new regcache is added to
1432      current_regcache.  */
1433   regcache = get_thread_arch_aspace_regcache (ptid3,
1434                                               target_gdbarch (),
1435                                               NULL);
1436   SELF_CHECK (regcache != NULL);
1437   SELF_CHECK (regcache->ptid () == ptid3);
1438   SELF_CHECK (regcache_access::current_regcache_size () == 3);
1439
1440   /* Get regcache from ptid2 again, nothing is added to
1441      current_regcache.  */
1442   regcache = get_thread_arch_aspace_regcache (ptid2,
1443                                               target_gdbarch (),
1444                                               NULL);
1445   SELF_CHECK (regcache != NULL);
1446   SELF_CHECK (regcache->ptid () == ptid2);
1447   SELF_CHECK (regcache_access::current_regcache_size () == 3);
1448
1449   /* Mark ptid2 is changed, so regcache of ptid2 should be removed from
1450      current_regcache.  */
1451   registers_changed_ptid (ptid2);
1452   SELF_CHECK (regcache_access::current_regcache_size () == 2);
1453 }
1454
1455 class target_ops_no_register : public test_target_ops
1456 {
1457 public:
1458   target_ops_no_register ()
1459     : test_target_ops {}
1460   {}
1461
1462   void reset ()
1463   {
1464     fetch_registers_called = 0;
1465     store_registers_called = 0;
1466     xfer_partial_called = 0;
1467   }
1468
1469   void fetch_registers (regcache *regs, int regno) override;
1470   void store_registers (regcache *regs, int regno) override;
1471
1472   enum target_xfer_status xfer_partial (enum target_object object,
1473                                         const char *annex, gdb_byte *readbuf,
1474                                         const gdb_byte *writebuf,
1475                                         ULONGEST offset, ULONGEST len,
1476                                         ULONGEST *xfered_len) override;
1477
1478   unsigned int fetch_registers_called = 0;
1479   unsigned int store_registers_called = 0;
1480   unsigned int xfer_partial_called = 0;
1481 };
1482
1483 void
1484 target_ops_no_register::fetch_registers (regcache *regs, int regno)
1485 {
1486   /* Mark register available.  */
1487   regs->raw_supply_zeroed (regno);
1488   this->fetch_registers_called++;
1489 }
1490
1491 void
1492 target_ops_no_register::store_registers (regcache *regs, int regno)
1493 {
1494   this->store_registers_called++;
1495 }
1496
1497 enum target_xfer_status
1498 target_ops_no_register::xfer_partial (enum target_object object,
1499                                       const char *annex, gdb_byte *readbuf,
1500                                       const gdb_byte *writebuf,
1501                                       ULONGEST offset, ULONGEST len,
1502                                       ULONGEST *xfered_len)
1503 {
1504   this->xfer_partial_called++;
1505
1506   *xfered_len = len;
1507   return TARGET_XFER_OK;
1508 }
1509
1510 class readwrite_regcache : public regcache
1511 {
1512 public:
1513   readwrite_regcache (struct gdbarch *gdbarch)
1514     : regcache (gdbarch, nullptr)
1515   {}
1516 };
1517
1518 /* Test regcache::cooked_read gets registers from raw registers and
1519    memory instead of target to_{fetch,store}_registers.  */
1520
1521 static void
1522 cooked_read_test (struct gdbarch *gdbarch)
1523 {
1524   /* Error out if debugging something, because we're going to push the
1525      test target, which would pop any existing target.  */
1526   if (target_stack->to_stratum >= process_stratum)
1527     error (_("target already pushed"));
1528
1529   /* Create a mock environment.  An inferior with a thread, with a
1530      process_stratum target pushed.  */
1531
1532   target_ops_no_register mock_target;
1533   ptid_t mock_ptid (1, 1);
1534   inferior mock_inferior (mock_ptid.pid ());
1535   address_space mock_aspace {};
1536   mock_inferior.gdbarch = gdbarch;
1537   mock_inferior.aspace = &mock_aspace;
1538   thread_info mock_thread (&mock_inferior, mock_ptid);
1539
1540   scoped_restore restore_thread_list
1541     = make_scoped_restore (&thread_list, &mock_thread);
1542
1543   /* Add the mock inferior to the inferior list so that look ups by
1544      target+ptid can find it.  */
1545   scoped_restore restore_inferior_list
1546     = make_scoped_restore (&inferior_list);
1547   inferior_list = &mock_inferior;
1548
1549   /* Switch to the mock inferior.  */
1550   scoped_restore_current_inferior restore_current_inferior;
1551   set_current_inferior (&mock_inferior);
1552
1553   /* Push the process_stratum target so we can mock accessing
1554      registers.  */
1555   push_target (&mock_target);
1556
1557   /* Pop it again on exit (return/exception).  */
1558   struct on_exit
1559   {
1560     ~on_exit ()
1561     {
1562       pop_all_targets_at_and_above (process_stratum);
1563     }
1564   } pop_targets;
1565
1566   /* Switch to the mock thread.  */
1567   scoped_restore restore_inferior_ptid
1568     = make_scoped_restore (&inferior_ptid, mock_ptid);
1569
1570   /* Test that read one raw register from regcache_no_target will go
1571      to the target layer.  */
1572   int regnum;
1573
1574   /* Find a raw register which size isn't zero.  */
1575   for (regnum = 0; regnum < gdbarch_num_regs (gdbarch); regnum++)
1576     {
1577       if (register_size (gdbarch, regnum) != 0)
1578         break;
1579     }
1580
1581   readwrite_regcache readwrite (gdbarch);
1582   gdb::def_vector<gdb_byte> buf (register_size (gdbarch, regnum));
1583
1584   readwrite.raw_read (regnum, buf.data ());
1585
1586   /* raw_read calls target_fetch_registers.  */
1587   SELF_CHECK (mock_target.fetch_registers_called > 0);
1588   mock_target.reset ();
1589
1590   /* Mark all raw registers valid, so the following raw registers
1591      accesses won't go to target.  */
1592   for (auto i = 0; i < gdbarch_num_regs (gdbarch); i++)
1593     readwrite.raw_update (i);
1594
1595   mock_target.reset ();
1596   /* Then, read all raw and pseudo registers, and don't expect calling
1597      to_{fetch,store}_registers.  */
1598   for (int regnum = 0;
1599        regnum < gdbarch_num_regs (gdbarch) + gdbarch_num_pseudo_regs (gdbarch);
1600        regnum++)
1601     {
1602       if (register_size (gdbarch, regnum) == 0)
1603         continue;
1604
1605       gdb::def_vector<gdb_byte> buf (register_size (gdbarch, regnum));
1606
1607       SELF_CHECK (REG_VALID == readwrite.cooked_read (regnum, buf.data ()));
1608
1609       SELF_CHECK (mock_target.fetch_registers_called == 0);
1610       SELF_CHECK (mock_target.store_registers_called == 0);
1611
1612       /* Some SPU pseudo registers are got via TARGET_OBJECT_SPU.  */
1613       if (gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->arch != bfd_arch_spu)
1614         SELF_CHECK (mock_target.xfer_partial_called == 0);
1615
1616       mock_target.reset ();
1617     }
1618
1619   readonly_detached_regcache readonly (readwrite);
1620
1621   /* GDB may go to target layer to fetch all registers and memory for
1622      readonly regcache.  */
1623   mock_target.reset ();
1624
1625   for (int regnum = 0;
1626        regnum < gdbarch_num_regs (gdbarch) + gdbarch_num_pseudo_regs (gdbarch);
1627        regnum++)
1628     {
1629       if (register_size (gdbarch, regnum) == 0)
1630         continue;
1631
1632       gdb::def_vector<gdb_byte> buf (register_size (gdbarch, regnum));
1633       enum register_status status = readonly.cooked_read (regnum,
1634                                                           buf.data ());
1635
1636       if (regnum < gdbarch_num_regs (gdbarch))
1637         {
1638           auto bfd_arch = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->arch;
1639
1640           if (bfd_arch == bfd_arch_frv || bfd_arch == bfd_arch_h8300
1641               || bfd_arch == bfd_arch_m32c || bfd_arch == bfd_arch_sh
1642               || bfd_arch == bfd_arch_alpha || bfd_arch == bfd_arch_v850
1643               || bfd_arch == bfd_arch_msp430 || bfd_arch == bfd_arch_mep
1644               || bfd_arch == bfd_arch_mips || bfd_arch == bfd_arch_v850_rh850
1645               || bfd_arch == bfd_arch_tic6x || bfd_arch == bfd_arch_mn10300
1646               || bfd_arch == bfd_arch_rl78 || bfd_arch == bfd_arch_score
1647               || bfd_arch == bfd_arch_riscv)
1648             {
1649               /* Raw registers.  If raw registers are not in save_reggroup,
1650                  their status are unknown.  */
1651               if (gdbarch_register_reggroup_p (gdbarch, regnum, save_reggroup))
1652                 SELF_CHECK (status == REG_VALID);
1653               else
1654                 SELF_CHECK (status == REG_UNKNOWN);
1655             }
1656           else
1657             SELF_CHECK (status == REG_VALID);
1658         }
1659       else
1660         {
1661           if (gdbarch_register_reggroup_p (gdbarch, regnum, save_reggroup))
1662             SELF_CHECK (status == REG_VALID);
1663           else
1664             {
1665               /* If pseudo registers are not in save_reggroup, some of
1666                  them can be computed from saved raw registers, but some
1667                  of them are unknown.  */
1668               auto bfd_arch = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->arch;
1669
1670               if (bfd_arch == bfd_arch_frv
1671                   || bfd_arch == bfd_arch_m32c
1672                   || bfd_arch == bfd_arch_mep
1673                   || bfd_arch == bfd_arch_sh)
1674                 SELF_CHECK (status == REG_VALID || status == REG_UNKNOWN);
1675               else if (bfd_arch == bfd_arch_mips
1676                        || bfd_arch == bfd_arch_h8300)
1677                 SELF_CHECK (status == REG_UNKNOWN);
1678               else
1679                 SELF_CHECK (status == REG_VALID);
1680             }
1681         }
1682
1683       SELF_CHECK (mock_target.fetch_registers_called == 0);
1684       SELF_CHECK (mock_target.store_registers_called == 0);
1685       SELF_CHECK (mock_target.xfer_partial_called == 0);
1686
1687       mock_target.reset ();
1688     }
1689 }
1690
1691 /* Test regcache::cooked_write by writing some expected contents to
1692    registers, and checking that contents read from registers and the
1693    expected contents are the same.  */
1694
1695 static void
1696 cooked_write_test (struct gdbarch *gdbarch)
1697 {
1698   /* Error out if debugging something, because we're going to push the
1699      test target, which would pop any existing target.  */
1700   if (target_stack->to_stratum >= process_stratum)
1701     error (_("target already pushed"));
1702
1703   /* Create a mock environment.  A process_stratum target pushed.  */
1704
1705   target_ops_no_register mock_target;
1706
1707   /* Push the process_stratum target so we can mock accessing
1708      registers.  */
1709   push_target (&mock_target);
1710
1711   /* Pop it again on exit (return/exception).  */
1712   struct on_exit
1713   {
1714     ~on_exit ()
1715     {
1716       pop_all_targets_at_and_above (process_stratum);
1717     }
1718   } pop_targets;
1719
1720   readwrite_regcache readwrite (gdbarch);
1721
1722   const int num_regs = (gdbarch_num_regs (gdbarch)
1723                         + gdbarch_num_pseudo_regs (gdbarch));
1724
1725   for (auto regnum = 0; regnum < num_regs; regnum++)
1726     {
1727       if (register_size (gdbarch, regnum) == 0
1728           || gdbarch_cannot_store_register (gdbarch, regnum))
1729         continue;
1730
1731       auto bfd_arch = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->arch;
1732
1733       if ((bfd_arch == bfd_arch_sparc
1734            /* SPARC64_CWP_REGNUM, SPARC64_PSTATE_REGNUM,
1735               SPARC64_ASI_REGNUM and SPARC64_CCR_REGNUM are hard to test.  */
1736            && gdbarch_ptr_bit (gdbarch) == 64
1737            && (regnum >= gdbarch_num_regs (gdbarch)
1738                && regnum <= gdbarch_num_regs (gdbarch) + 4))
1739           || (bfd_arch == bfd_arch_spu
1740               /* SPU pseudo registers except SPU_SP_REGNUM are got by
1741                  TARGET_OBJECT_SPU.  */
1742               && regnum >= gdbarch_num_regs (gdbarch) && regnum != 130))
1743         continue;
1744
1745       std::vector<gdb_byte> expected (register_size (gdbarch, regnum), 0);
1746       std::vector<gdb_byte> buf (register_size (gdbarch, regnum), 0);
1747       const auto type = register_type (gdbarch, regnum);
1748
1749       if (TYPE_CODE (type) == TYPE_CODE_FLT
1750           || TYPE_CODE (type) == TYPE_CODE_DECFLOAT)
1751         {
1752           /* Generate valid float format.  */
1753           target_float_from_string (expected.data (), type, "1.25");
1754         }
1755       else if (TYPE_CODE (type) == TYPE_CODE_INT
1756                || TYPE_CODE (type) == TYPE_CODE_ARRAY
1757                || TYPE_CODE (type) == TYPE_CODE_PTR
1758                || TYPE_CODE (type) == TYPE_CODE_UNION
1759                || TYPE_CODE (type) == TYPE_CODE_STRUCT)
1760         {
1761           if (bfd_arch == bfd_arch_ia64
1762               || (regnum >= gdbarch_num_regs (gdbarch)
1763                   && (bfd_arch == bfd_arch_xtensa
1764                       || bfd_arch == bfd_arch_bfin
1765                       || bfd_arch == bfd_arch_m32c
1766                       /* m68hc11 pseudo registers are in memory.  */
1767                       || bfd_arch == bfd_arch_m68hc11
1768                       || bfd_arch == bfd_arch_m68hc12
1769                       || bfd_arch == bfd_arch_s390))
1770               || (bfd_arch == bfd_arch_frv
1771                   /* FRV pseudo registers except iacc0.  */
1772                   && regnum > gdbarch_num_regs (gdbarch)))
1773             {
1774               /* Skip setting the expected values for some architecture
1775                  registers.  */
1776             }
1777           else if (bfd_arch == bfd_arch_rl78 && regnum == 40)
1778             {
1779               /* RL78_PC_REGNUM */
1780               for (auto j = 0; j < register_size (gdbarch, regnum) - 1; j++)
1781                 expected[j] = j;
1782             }
1783           else
1784             {
1785               for (auto j = 0; j < register_size (gdbarch, regnum); j++)
1786                 expected[j] = j;
1787             }
1788         }
1789       else if (TYPE_CODE (type) == TYPE_CODE_FLAGS)
1790         {
1791           /* No idea how to test flags.  */
1792           continue;
1793         }
1794       else
1795         {
1796           /* If we don't know how to create the expected value for the
1797              this type, make it fail.  */
1798           SELF_CHECK (0);
1799         }
1800
1801       readwrite.cooked_write (regnum, expected.data ());
1802
1803       SELF_CHECK (readwrite.cooked_read (regnum, buf.data ()) == REG_VALID);
1804       SELF_CHECK (expected == buf);
1805     }
1806 }
1807
1808 } // namespace selftests
1809 #endif /* GDB_SELF_TEST */
1810
1811 void
1812 _initialize_regcache (void)
1813 {
1814   regcache_descr_handle
1815     = gdbarch_data_register_post_init (init_regcache_descr);
1816
1817   gdb::observers::target_changed.attach (regcache_observer_target_changed);
1818   gdb::observers::thread_ptid_changed.attach
1819     (regcache::regcache_thread_ptid_changed);
1820
1821   add_com ("flushregs", class_maintenance, reg_flush_command,
1822            _("Force gdb to flush its register cache (maintainer command)"));
1823
1824 #if GDB_SELF_TEST
1825   selftests::register_test ("current_regcache", selftests::current_regcache_test);
1826
1827   selftests::register_test_foreach_arch ("regcache::cooked_read_test",
1828                                          selftests::cooked_read_test);
1829   selftests::register_test_foreach_arch ("regcache::cooked_write_test",
1830                                          selftests::cooked_write_test);
1831 #endif
1832 }