Set dynamic tag VMA and size from dynamic section when possible
[external/binutils.git] / gdb / solib-darwin.c
1 /* Handle Darwin shared libraries for GDB, the GNU Debugger.
2
3    Copyright (C) 2009-2016 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
22 #include "symtab.h"
23 #include "bfd.h"
24 #include "symfile.h"
25 #include "objfiles.h"
26 #include "gdbcore.h"
27 #include "target.h"
28 #include "inferior.h"
29 #include "regcache.h"
30 #include "gdbthread.h"
31 #include "gdb_bfd.h"
32
33 #include "solist.h"
34 #include "solib.h"
35 #include "solib-svr4.h"
36
37 #include "bfd-target.h"
38 #include "elf-bfd.h"
39 #include "exec.h"
40 #include "auxv.h"
41 #include "mach-o.h"
42 #include "mach-o/external.h"
43
44 struct gdb_dyld_image_info
45 {
46   /* Base address (which corresponds to the Mach-O header).  */
47   CORE_ADDR mach_header;
48   /* Image file path.  */
49   CORE_ADDR file_path;
50   /* st.m_time of image file.  */
51   unsigned long mtime;
52 };
53
54 /* Content of inferior dyld_all_image_infos structure.
55    See /usr/include/mach-o/dyld_images.h for the documentation.  */
56 struct gdb_dyld_all_image_infos
57 {
58   /* Version (1).  */
59   unsigned int version;
60   /* Number of images.  */
61   unsigned int count;
62   /* Image description.  */
63   CORE_ADDR info;
64   /* Notifier (function called when a library is added or removed).  */
65   CORE_ADDR notifier;
66 };
67
68 /* Current all_image_infos version.  */
69 #define DYLD_VERSION_MIN 1
70 #define DYLD_VERSION_MAX 14
71
72 /* Per PSPACE specific data.  */
73 struct darwin_info
74 {
75   /* Address of structure dyld_all_image_infos in inferior.  */
76   CORE_ADDR all_image_addr;
77
78   /* Gdb copy of dyld_all_info_infos.  */
79   struct gdb_dyld_all_image_infos all_image;
80 };
81
82 /* Per-program-space data key.  */
83 static const struct program_space_data *solib_darwin_pspace_data;
84
85 static void
86 darwin_pspace_data_cleanup (struct program_space *pspace, void *arg)
87 {
88   xfree (arg);
89 }
90
91 /* Get the current darwin data.  If none is found yet, add it now.  This
92    function always returns a valid object.  */
93
94 static struct darwin_info *
95 get_darwin_info (void)
96 {
97   struct darwin_info *info;
98
99   info = (struct darwin_info *) program_space_data (current_program_space,
100                                                     solib_darwin_pspace_data);
101   if (info != NULL)
102     return info;
103
104   info = XCNEW (struct darwin_info);
105   set_program_space_data (current_program_space,
106                           solib_darwin_pspace_data, info);
107   return info;
108 }
109
110 /* Return non-zero if the version in dyld_all_image is known.  */
111
112 static int
113 darwin_dyld_version_ok (const struct darwin_info *info)
114 {
115   return info->all_image.version >= DYLD_VERSION_MIN
116     && info->all_image.version <= DYLD_VERSION_MAX;
117 }
118
119 /* Read dyld_all_image from inferior.  */
120
121 static void
122 darwin_load_image_infos (struct darwin_info *info)
123 {
124   gdb_byte buf[24];
125   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (target_gdbarch ());
126   struct type *ptr_type = builtin_type (target_gdbarch ())->builtin_data_ptr;
127   int len;
128
129   /* If the structure address is not known, don't continue.  */
130   if (info->all_image_addr == 0)
131     return;
132
133   /* The structure has 4 fields: version (4 bytes), count (4 bytes),
134      info (pointer) and notifier (pointer).  */
135   len = 4 + 4 + 2 * TYPE_LENGTH (ptr_type);
136   gdb_assert (len <= sizeof (buf));
137   memset (&info->all_image, 0, sizeof (info->all_image));
138
139   /* Read structure raw bytes from target.  */
140   if (target_read_memory (info->all_image_addr, buf, len))
141     return;
142
143   /* Extract the fields.  */
144   info->all_image.version = extract_unsigned_integer (buf, 4, byte_order);
145   if (!darwin_dyld_version_ok (info))
146     return;
147
148   info->all_image.count = extract_unsigned_integer (buf + 4, 4, byte_order);
149   info->all_image.info = extract_typed_address (buf + 8, ptr_type);
150   info->all_image.notifier = extract_typed_address
151     (buf + 8 + TYPE_LENGTH (ptr_type), ptr_type);
152 }
153
154 /* Link map info to include in an allocated so_list entry.  */
155
156 struct lm_info
157 {
158   /* The target location of lm.  */
159   CORE_ADDR lm_addr;
160 };
161
162 struct darwin_so_list
163 {
164   /* Common field.  */
165   struct so_list sl;
166   /* Darwin specific data.  */
167   struct lm_info li;
168 };
169
170 /* Lookup the value for a specific symbol.  */
171
172 static CORE_ADDR
173 lookup_symbol_from_bfd (bfd *abfd, char *symname)
174 {
175   long storage_needed;
176   asymbol **symbol_table;
177   unsigned int number_of_symbols;
178   unsigned int i;
179   CORE_ADDR symaddr = 0;
180
181   storage_needed = bfd_get_symtab_upper_bound (abfd);
182
183   if (storage_needed <= 0)
184     return 0;
185
186   symbol_table = (asymbol **) xmalloc (storage_needed);
187   number_of_symbols = bfd_canonicalize_symtab (abfd, symbol_table);
188
189   for (i = 0; i < number_of_symbols; i++)
190     {
191       asymbol *sym = symbol_table[i];
192
193       if (strcmp (sym->name, symname) == 0
194           && (sym->section->flags & (SEC_CODE | SEC_DATA)) != 0)
195         {
196           /* BFD symbols are section relative.  */
197           symaddr = sym->value + sym->section->vma;
198           break;
199         }
200     }
201   xfree (symbol_table);
202
203   return symaddr;
204 }
205
206 /* Return program interpreter string.  */
207
208 static char *
209 find_program_interpreter (void)
210 {
211   char *buf = NULL;
212
213   /* If we have an exec_bfd, get the interpreter from the load commands.  */
214   if (exec_bfd)
215     {
216       bfd_mach_o_load_command *cmd;
217
218       if (bfd_mach_o_lookup_command (exec_bfd,
219                                      BFD_MACH_O_LC_LOAD_DYLINKER, &cmd) == 1)
220         return cmd->command.dylinker.name_str;
221     }
222
223   /* If we didn't find it, read from memory.
224      FIXME: todo.  */
225   return buf;
226 }
227
228 /*  Not used.  I don't see how the main symbol file can be found: the
229     interpreter name is needed and it is known from the executable file.
230     Note that darwin-nat.c implements pid_to_exec_file.  */
231
232 static int
233 open_symbol_file_object (void *from_ttyp)
234 {
235   return 0;
236 }
237
238 /* Build a list of currently loaded shared objects.  See solib-svr4.c.  */
239
240 static struct so_list *
241 darwin_current_sos (void)
242 {
243   struct type *ptr_type = builtin_type (target_gdbarch ())->builtin_data_ptr;
244   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (target_gdbarch ());
245   int ptr_len = TYPE_LENGTH (ptr_type);
246   unsigned int image_info_size;
247   struct so_list *head = NULL;
248   struct so_list *tail = NULL;
249   int i;
250   struct darwin_info *info = get_darwin_info ();
251
252   /* Be sure image infos are loaded.  */
253   darwin_load_image_infos (info);
254
255   if (!darwin_dyld_version_ok (info))
256     return NULL;
257
258   image_info_size = ptr_len * 3;
259
260   /* Read infos for each solib.
261      The first entry was rumored to be the executable itself, but this is not
262      true when a large number of shared libraries are used (table expanded ?).
263      We now check all entries, but discard executable images.  */
264   for (i = 0; i < info->all_image.count; i++)
265     {
266       CORE_ADDR iinfo = info->all_image.info + i * image_info_size;
267       gdb_byte buf[image_info_size];
268       CORE_ADDR load_addr;
269       CORE_ADDR path_addr;
270       struct mach_o_header_external hdr;
271       unsigned long hdr_val;
272       char *file_path;
273       int errcode;
274       struct darwin_so_list *dnew;
275       struct so_list *newobj;
276       struct cleanup *old_chain;
277
278       /* Read image info from inferior.  */
279       if (target_read_memory (iinfo, buf, image_info_size))
280         break;
281
282       load_addr = extract_typed_address (buf, ptr_type);
283       path_addr = extract_typed_address (buf + ptr_len, ptr_type);
284
285       /* Read Mach-O header from memory.  */
286       if (target_read_memory (load_addr, (gdb_byte *) &hdr, sizeof (hdr) - 4))
287         break;
288       /* Discard wrong magic numbers.  Shouldn't happen.  */
289       hdr_val = extract_unsigned_integer
290         (hdr.magic, sizeof (hdr.magic), byte_order);
291       if (hdr_val != BFD_MACH_O_MH_MAGIC && hdr_val != BFD_MACH_O_MH_MAGIC_64)
292         continue;
293       /* Discard executable.  Should happen only once.  */
294       hdr_val = extract_unsigned_integer
295         (hdr.filetype, sizeof (hdr.filetype), byte_order);
296       if (hdr_val == BFD_MACH_O_MH_EXECUTE)
297         continue;
298
299       target_read_string (path_addr, &file_path,
300                           SO_NAME_MAX_PATH_SIZE - 1, &errcode);
301       if (errcode)
302         break;
303
304       /* Create and fill the new so_list element.  */
305       dnew = XCNEW (struct darwin_so_list);
306       newobj = &dnew->sl;
307       old_chain = make_cleanup (xfree, dnew);
308
309       newobj->lm_info = &dnew->li;
310
311       strncpy (newobj->so_name, file_path, SO_NAME_MAX_PATH_SIZE - 1);
312       newobj->so_name[SO_NAME_MAX_PATH_SIZE - 1] = '\0';
313       strcpy (newobj->so_original_name, newobj->so_name);
314       xfree (file_path);
315       newobj->lm_info->lm_addr = load_addr;
316
317       if (head == NULL)
318         head = newobj;
319       else
320         tail->next = newobj;
321       tail = newobj;
322
323       discard_cleanups (old_chain);
324     }
325
326   return head;
327 }
328
329 /* Check LOAD_ADDR points to a Mach-O executable header.  Return LOAD_ADDR
330    in case of success, 0 in case of failure.  */
331
332 static CORE_ADDR
333 darwin_validate_exec_header (CORE_ADDR load_addr)
334 {
335   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (target_gdbarch ());
336   struct mach_o_header_external hdr;
337   unsigned long hdr_val;
338
339   /* Read Mach-O header from memory.  */
340   if (target_read_memory (load_addr, (gdb_byte *) &hdr, sizeof (hdr) - 4))
341     return 0;
342
343   /* Discard wrong magic numbers.  Shouldn't happen.  */
344   hdr_val = extract_unsigned_integer
345     (hdr.magic, sizeof (hdr.magic), byte_order);
346   if (hdr_val != BFD_MACH_O_MH_MAGIC && hdr_val != BFD_MACH_O_MH_MAGIC_64)
347     return 0;
348
349   /* Check executable.  */
350   hdr_val = extract_unsigned_integer
351     (hdr.filetype, sizeof (hdr.filetype), byte_order);
352   if (hdr_val == BFD_MACH_O_MH_EXECUTE)
353     return load_addr;
354
355   return 0;
356 }
357
358 /* Get the load address of the executable using dyld list of images.
359    We assume that the dyld info are correct (which is wrong if the target
360    is stopped at the first instruction).  */
361
362 static CORE_ADDR
363 darwin_read_exec_load_addr_from_dyld (struct darwin_info *info)
364 {
365   struct type *ptr_type = builtin_type (target_gdbarch ())->builtin_data_ptr;
366   int ptr_len = TYPE_LENGTH (ptr_type);
367   unsigned int image_info_size = ptr_len * 3;
368   int i;
369
370   /* Read infos for each solib.  One of them should be the executable.  */
371   for (i = 0; i < info->all_image.count; i++)
372     {
373       CORE_ADDR iinfo = info->all_image.info + i * image_info_size;
374       gdb_byte buf[image_info_size];
375       CORE_ADDR load_addr;
376
377       /* Read image info from inferior.  */
378       if (target_read_memory (iinfo, buf, image_info_size))
379         break;
380
381       load_addr = extract_typed_address (buf, ptr_type);
382       if (darwin_validate_exec_header (load_addr) == load_addr)
383         return load_addr;
384     }
385
386   return 0;
387 }
388
389 /* Get the load address of the executable when the PC is at the dyld
390    entry point using parameter passed by the kernel (at SP). */
391
392 static CORE_ADDR
393 darwin_read_exec_load_addr_at_init (struct darwin_info *info)
394 {
395   struct gdbarch *gdbarch = target_gdbarch ();
396   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
397   int addr_size = gdbarch_addr_bit (gdbarch) / 8;
398   ULONGEST load_ptr_addr;
399   ULONGEST load_addr;
400   gdb_byte buf[8];
401
402   /* Get SP.  */
403   if (regcache_cooked_read_unsigned (get_current_regcache (),
404                                      gdbarch_sp_regnum (gdbarch),
405                                      &load_ptr_addr) != REG_VALID)
406     return 0;
407
408   /* Read value at SP (image load address).  */
409   if (target_read_memory (load_ptr_addr, buf, addr_size))
410     return 0;
411
412   load_addr = extract_unsigned_integer (buf, addr_size, byte_order);
413
414   return darwin_validate_exec_header (load_addr);
415 }
416
417 /* Return 1 if PC lies in the dynamic symbol resolution code of the
418    run time loader.  */
419
420 static int
421 darwin_in_dynsym_resolve_code (CORE_ADDR pc)
422 {
423   return 0;
424 }
425
426
427 /* No special symbol handling.  */
428
429 static void
430 darwin_special_symbol_handling (void)
431 {
432 }
433
434 /* A wrapper for bfd_mach_o_fat_extract that handles reference
435    counting properly.  This will either return NULL, or return a new
436    reference to a BFD.  */
437
438 static bfd *
439 gdb_bfd_mach_o_fat_extract (bfd *abfd, bfd_format format,
440                             const bfd_arch_info_type *arch)
441 {
442   bfd *result = bfd_mach_o_fat_extract (abfd, format, arch);
443
444   if (result == NULL)
445     return NULL;
446
447   if (result == abfd)
448     gdb_bfd_ref (result);
449   else
450     gdb_bfd_mark_parent (result, abfd);
451
452   return result;
453 }
454
455 /* Extract dyld_all_image_addr when the process was just created, assuming the
456    current PC is at the entry of the dynamic linker.  */
457
458 static void
459 darwin_solib_get_all_image_info_addr_at_init (struct darwin_info *info)
460 {
461   char *interp_name;
462   CORE_ADDR load_addr = 0;
463   bfd *dyld_bfd = NULL;
464   struct cleanup *cleanup;
465
466   /* This method doesn't work with an attached process.  */
467   if (current_inferior ()->attach_flag)
468     return;
469
470   /* Find the program interpreter.  */
471   interp_name = find_program_interpreter ();
472   if (!interp_name)
473     return;
474
475   cleanup = make_cleanup (null_cleanup, NULL);
476
477   /* Create a bfd for the interpreter.  */
478   dyld_bfd = gdb_bfd_open (interp_name, gnutarget, -1);
479   if (dyld_bfd)
480     {
481       bfd *sub;
482
483       make_cleanup_bfd_unref (dyld_bfd);
484       sub = gdb_bfd_mach_o_fat_extract
485         (dyld_bfd, bfd_object, gdbarch_bfd_arch_info (target_gdbarch ()));
486       if (sub)
487         {
488           dyld_bfd = sub;
489           make_cleanup_bfd_unref (sub);
490         }
491       else
492         dyld_bfd = NULL;
493     }
494   if (!dyld_bfd)
495     {
496       do_cleanups (cleanup);
497       return;
498     }
499
500   /* We find the dynamic linker's base address by examining
501      the current pc (which should point at the entry point for the
502      dynamic linker) and subtracting the offset of the entry point.  */
503   load_addr = (regcache_read_pc (get_current_regcache ())
504                - bfd_get_start_address (dyld_bfd));
505
506   /* Now try to set a breakpoint in the dynamic linker.  */
507   info->all_image_addr =
508     lookup_symbol_from_bfd (dyld_bfd, "_dyld_all_image_infos");
509
510   do_cleanups (cleanup);
511
512   if (info->all_image_addr == 0)
513     return;
514
515   info->all_image_addr += load_addr;
516 }
517
518 /* Extract dyld_all_image_addr reading it from
519    TARGET_OBJECT_DARWIN_DYLD_INFO.  */
520
521 static void
522 darwin_solib_read_all_image_info_addr (struct darwin_info *info)
523 {
524   gdb_byte buf[8];
525   LONGEST len;
526   struct type *ptr_type = builtin_type (target_gdbarch ())->builtin_data_ptr;
527
528   /* Sanity check.  */
529   if (TYPE_LENGTH (ptr_type) > sizeof (buf))
530     return;
531
532   len = target_read (&current_target, TARGET_OBJECT_DARWIN_DYLD_INFO, NULL,
533                      buf, 0, TYPE_LENGTH (ptr_type));
534   if (len <= 0)
535     return;
536
537   /* The use of BIG endian is intended, as BUF is a raw stream of bytes.  This
538       makes the support of remote protocol easier.  */
539   info->all_image_addr = extract_unsigned_integer (buf, len, BFD_ENDIAN_BIG);
540 }
541
542 /* Shared library startup support.  See documentation in solib-svr4.c.  */
543
544 static void
545 darwin_solib_create_inferior_hook (int from_tty)
546 {
547   struct darwin_info *info = get_darwin_info ();
548   CORE_ADDR load_addr;
549
550   info->all_image_addr = 0;
551
552   darwin_solib_read_all_image_info_addr (info);
553
554   if (info->all_image_addr == 0)
555     darwin_solib_get_all_image_info_addr_at_init (info);
556
557   if (info->all_image_addr == 0)
558     return;
559
560   darwin_load_image_infos (info);
561
562   if (!darwin_dyld_version_ok (info))
563     {
564       warning (_("unhandled dyld version (%d)"), info->all_image.version);
565       return;
566     }
567
568   /* Add the breakpoint which is hit by dyld when the list of solib is
569      modified.  */
570   create_solib_event_breakpoint (target_gdbarch (), info->all_image.notifier);
571
572   if (info->all_image.count != 0)
573     {
574       /* Possible relocate the main executable (PIE).  */
575       load_addr = darwin_read_exec_load_addr_from_dyld (info);
576     }
577   else
578     {
579       /* Possible issue:
580          Do not break on the notifier if dyld is not initialized (deduced from
581          count == 0).  In that case, dyld hasn't relocated itself and the
582          notifier may point to a wrong address.  */
583
584       load_addr = darwin_read_exec_load_addr_at_init (info);
585     }
586
587   if (load_addr != 0 && symfile_objfile != NULL)
588     {
589       CORE_ADDR vmaddr;
590
591       /* Find the base address of the executable.  */
592       vmaddr = bfd_mach_o_get_base_address (exec_bfd);
593
594       /* Relocate.  */
595       if (vmaddr != load_addr)
596         objfile_rebase (symfile_objfile, load_addr - vmaddr);
597     }
598 }
599
600 static void
601 darwin_clear_solib (void)
602 {
603   struct darwin_info *info = get_darwin_info ();
604
605   info->all_image_addr = 0;
606   info->all_image.version = 0;
607 }
608
609 static void
610 darwin_free_so (struct so_list *so)
611 {
612 }
613
614 /* The section table is built from bfd sections using bfd VMAs.
615    Relocate these VMAs according to solib info.  */
616
617 static void
618 darwin_relocate_section_addresses (struct so_list *so,
619                                    struct target_section *sec)
620 {
621   sec->addr += so->lm_info->lm_addr;
622   sec->endaddr += so->lm_info->lm_addr;
623
624   /* Best effort to set addr_high/addr_low.  This is used only by
625      'info sharedlibary'.  */
626   if (so->addr_high == 0)
627     {
628       so->addr_low = sec->addr;
629       so->addr_high = sec->endaddr;
630     }
631   if (sec->endaddr > so->addr_high)
632     so->addr_high = sec->endaddr;
633   if (sec->addr < so->addr_low)
634     so->addr_low = sec->addr;
635 }
636 \f
637 static struct block_symbol
638 darwin_lookup_lib_symbol (struct objfile *objfile,
639                           const char *name,
640                           const domain_enum domain)
641 {
642   return (struct block_symbol) {NULL, NULL};
643 }
644
645 static bfd *
646 darwin_bfd_open (char *pathname)
647 {
648   char *found_pathname;
649   int found_file;
650   bfd *abfd;
651   bfd *res;
652
653   /* Search for shared library file.  */
654   found_pathname = solib_find (pathname, &found_file);
655   if (found_pathname == NULL)
656     perror_with_name (pathname);
657
658   /* Open bfd for shared library.  */
659   abfd = solib_bfd_fopen (found_pathname, found_file);
660
661   res = gdb_bfd_mach_o_fat_extract (abfd, bfd_object,
662                                     gdbarch_bfd_arch_info (target_gdbarch ()));
663   if (!res)
664     {
665       make_cleanup_bfd_unref (abfd);
666       error (_("`%s': not a shared-library: %s"),
667              bfd_get_filename (abfd), bfd_errmsg (bfd_get_error ()));
668     }
669
670   /* The current filename for fat-binary BFDs is a name generated
671      by BFD, usually a string containing the name of the architecture.
672      Reset its value to the actual filename.  */
673   xfree (bfd_get_filename (res));
674   res->filename = xstrdup (pathname);
675
676   gdb_bfd_unref (abfd);
677   return res;
678 }
679
680 struct target_so_ops darwin_so_ops;
681
682 /* -Wmissing-prototypes */
683 extern initialize_file_ftype _initialize_darwin_solib;
684
685 void
686 _initialize_darwin_solib (void)
687 {
688   solib_darwin_pspace_data
689     = register_program_space_data_with_cleanup (NULL,
690                                                 darwin_pspace_data_cleanup);
691
692   darwin_so_ops.relocate_section_addresses = darwin_relocate_section_addresses;
693   darwin_so_ops.free_so = darwin_free_so;
694   darwin_so_ops.clear_solib = darwin_clear_solib;
695   darwin_so_ops.solib_create_inferior_hook = darwin_solib_create_inferior_hook;
696   darwin_so_ops.special_symbol_handling = darwin_special_symbol_handling;
697   darwin_so_ops.current_sos = darwin_current_sos;
698   darwin_so_ops.open_symbol_file_object = open_symbol_file_object;
699   darwin_so_ops.in_dynsym_resolve_code = darwin_in_dynsym_resolve_code;
700   darwin_so_ops.lookup_lib_global_symbol = darwin_lookup_lib_symbol;
701   darwin_so_ops.bfd_open = darwin_bfd_open;
702 }