gold/layout.h

   1 // layout.h -- lay out output file sections for gold  -*- C++ -*-
   2
   3 // Copyright 2006, 2007 Free Software Foundation, Inc.
   4 // Written by Ian Lance Taylor <iant@google.com>.
   5
   6 // This file is part of gold.
   7
   8 // This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9 // it under the terms of the GNU General Public License as published by
  10 // the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
  11 // (at your option) any later version.
  12
  13 // This program is distributed in the hope that it will be useful,
  14 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  16 // GNU General Public License for more details.
  17
  18 // You should have received a copy of the GNU General Public License
  19 // along with this program; if not, write to the Free Software
  20 // Foundation, Inc., 51 Franklin Street - Fifth Floor, Boston,
  21 // MA 02110-1301, USA.
  22
  23 #ifndef GOLD_LAYOUT_H
  24 #define GOLD_LAYOUT_H
  25
  26 #include <list>
  27 #include <string>
  28 #include <utility>
  29 #include <vector>
  30
  31 #include "workqueue.h"
  32 #include "object.h"
  33 #include "dynobj.h"
  34 #include "stringpool.h"
  35
  36 namespace gold
  37 {
  38
  39 class General_options;
  40 class Input_objects;
  41 class Symbol_table;
  42 class Output_section_data;
  43 class Output_section;
  44 class Output_section_headers;
  45 class Output_segment;
  46 class Output_data;
  47 class Output_data_dynamic;
  48 class Eh_frame;
  49 class Target;
  50
  51 // This task function handles mapping the input sections to output
  52 // sections and laying them out in memory.
  53
  54 class Layout_task_runner : public Task_function_runner
  55 {
  56  public:
  57   // OPTIONS is the command line options, INPUT_OBJECTS is the list of
  58   // input objects, SYMTAB is the symbol table, LAYOUT is the layout
  59   // object.
  60   Layout_task_runner(const General_options& options,
  61                      const Input_objects* input_objects,
  62                      Symbol_table* symtab,
  63                      Layout* layout)
  64     : options_(options), input_objects_(input_objects), symtab_(symtab),
  65       layout_(layout)
  66   { }
  67
  68   // Run the operation.
  69   void
  70   run(Workqueue*);
  71
  72  private:
  73   Layout_task_runner(const Layout_task_runner&);
  74   Layout_task_runner& operator=(const Layout_task_runner&);
  75
  76   const General_options& options_;
  77   const Input_objects* input_objects_;
  78   Symbol_table* symtab_;
  79   Layout* layout_;
  80 };
  81
  82 // This class handles the details of laying out input sections.
  83
  84 class Layout
  85 {
  86  public:
  87   Layout(const General_options& options);
  88
  89   // Given an input section SHNDX, named NAME, with data in SHDR, from
  90   // the object file OBJECT, return the output section where this
  91   // input section should go.  RELOC_SHNDX is the index of a
  92   // relocation section which applies to this section, or 0 if none,
  93   // or -1U if more than one.  RELOC_TYPE is the type of the
  94   // relocation section if there is one.  Set *OFFSET to the offset
  95   // within the output section.
  96   template<int size, bool big_endian>
  97   Output_section*
  98   layout(Sized_relobj<size, big_endian> *object, unsigned int shndx,
  99          const char* name, const elfcpp::Shdr<size, big_endian>& shdr,
 100          unsigned int reloc_shndx, unsigned int reloc_type, off_t* offset);
 101
 102   // Like layout, only for exception frame sections.  OBJECT is an
 103   // object file.  SYMBOLS is the contents of the symbol table
 104   // section, with size SYMBOLS_SIZE.  SYMBOL_NAMES is the contents of
 105   // the symbol name section, with size SYMBOL_NAMES_SIZE.  SHNDX is a
 106   // .eh_frame section in OBJECT.  SHDR is the section header.
 107   // RELOC_SHNDX is the index of a relocation section which applies to
 108   // this section, or 0 if none, or -1U if more than one.  RELOC_TYPE
 109   // is the type of the relocation section if there is one.  This
 110   // returns the output section, and sets *OFFSET to the offset.
 111   template<int size, bool big_endian>
 112   Output_section*
 113   layout_eh_frame(Sized_relobj<size, big_endian>* object,
 114                   const unsigned char* symbols,
 115                   off_t symbols_size,
 116                   const unsigned char* symbol_names,
 117                   off_t symbol_names_size,
 118                   unsigned int shndx,
 119                   const elfcpp::Shdr<size, big_endian>& shdr,
 120                   unsigned int reloc_shndx, unsigned int reloc_type,
 121                   off_t* offset);
 122
 123   // Handle a GNU stack note.  This is called once per input object
 124   // file.  SEEN_GNU_STACK is true if the object file has a
 125   // .note.GNU-stack section.  GNU_STACK_FLAGS is the section flags
 126   // from that section if there was one.
 127   void
 128   layout_gnu_stack(bool seen_gnu_stack, uint64_t gnu_stack_flags);
 129
 130   // Add an Output_section_data to the layout.  This is used for
 131   // special sections like the GOT section.
 132   void
 133   add_output_section_data(const char* name, elfcpp::Elf_Word type,
 134                           elfcpp::Elf_Xword flags,
 135                           Output_section_data*);
 136
 137   // Create dynamic sections if necessary.
 138   void
 139   create_initial_dynamic_sections(const Input_objects*, Symbol_table*);
 140
 141   // Define __start and __stop symbols for output sections.
 142   void
 143   define_section_symbols(Symbol_table*, const Target*);
 144
 145   // Return the Stringpool used for symbol names.
 146   const Stringpool*
 147   sympool() const
 148   { return &this->sympool_; }
 149
 150   // Return the Stringpool used for dynamic symbol names and dynamic
 151   // tags.
 152   const Stringpool*
 153   dynpool() const
 154   { return &this->dynpool_; }
 155
 156   // Return whether a section is a .gnu.linkonce section, given the
 157   // section name.
 158   static inline bool
 159   is_linkonce(const char* name)
 160   { return strncmp(name, ".gnu.linkonce", sizeof(".gnu.linkonce") - 1) == 0; }
 161
 162   // Record the signature of a comdat section, and return whether to
 163   // include it in the link.  The GROUP parameter is true for a
 164   // section group signature, false for a signature derived from a
 165   // .gnu.linkonce section.
 166   bool
 167   add_comdat(const char*, bool group);
 168
 169   // Finalize the layout after all the input sections have been added.
 170   off_t
 171   finalize(const Input_objects*, Symbol_table*);
 172
 173   // Return the size of the output file.
 174   off_t
 175   output_file_size() const
 176   { return this->output_file_size_; }
 177
 178   // Return the TLS segment.  This will return NULL if there isn't
 179   // one.
 180   Output_segment*
 181   tls_segment() const
 182   { return this->tls_segment_; }
 183
 184   // Return the normal symbol table.
 185   Output_section*
 186   symtab_section() const
 187   {
 188     gold_assert(this->symtab_section_ != NULL);
 189     return this->symtab_section_;
 190   }
 191
 192   // Return the dynamic symbol table.
 193   Output_section*
 194   dynsym_section() const
 195   {
 196     gold_assert(this->dynsym_section_ != NULL);
 197     return this->dynsym_section_;
 198   }
 199
 200   // Return the dynamic tags.
 201   Output_data_dynamic*
 202   dynamic_data() const
 203   { return this->dynamic_data_; }
 204
 205   // Write out the output sections.
 206   void
 207   write_output_sections(Output_file* of) const;
 208
 209   // Write out data not associated with an input file or the symbol
 210   // table.
 211   void
 212   write_data(const Symbol_table*, Output_file*) const;
 213
 214   // Write out output sections which can not be written until all the
 215   // input sections are complete.
 216   void
 217   write_sections_after_input_sections(Output_file* of);
 218
 219   // Return an output section named NAME, or NULL if there is none.
 220   Output_section*
 221   find_output_section(const char* name) const;
 222
 223   // Return an output segment of type TYPE, with segment flags SET set
 224   // and segment flags CLEAR clear.  Return NULL if there is none.
 225   Output_segment*
 226   find_output_segment(elfcpp::PT type, elfcpp::Elf_Word set,
 227                       elfcpp::Elf_Word clear) const;
 228
 229   // Dump statistical information to stderr.
 230   void
 231   print_stats() const;
 232
 233   // The list of segments.
 234
 235   typedef std::vector<Output_segment*> Segment_list;
 236
 237   // The list of sections not attached to a segment.
 238
 239   typedef std::vector<Output_section*> Section_list;
 240
 241   // The list of information to write out which is not attached to
 242   // either a section or a segment.
 243   typedef std::vector<Output_data*> Data_list;
 244
 245  private:
 246   Layout(const Layout&);
 247   Layout& operator=(const Layout&);
 248
 249   // Mapping from .gnu.linkonce section names to output section names.
 250   struct Linkonce_mapping
 251   {
 252     const char* from;
 253     int fromlen;
 254     const char* to;
 255     int tolen;
 256   };
 257   static const Linkonce_mapping linkonce_mapping[];
 258   static const int linkonce_mapping_count;
 259
 260   // Create a .note section for gold.
 261   void
 262   create_gold_note();
 263
 264   // Record whether the stack must be executable.
 265   void
 266   create_executable_stack_info(const Target*);
 267
 268   // Find the first read-only PT_LOAD segment, creating one if
 269   // necessary.
 270   Output_segment*
 271   find_first_load_seg();
 272
 273   // Count the local symbols in the regular symbol table and the dynamic
 274   // symbol table, and build the respective string pools.
 275   void
 276   count_local_symbols(const Input_objects*);
 277
 278   // Create the output sections for the symbol table.
 279   void
 280   create_symtab_sections(const Input_objects*, Symbol_table*, off_t*);
 281
 282   // Create the .shstrtab section.
 283   Output_section*
 284   create_shstrtab();
 285
 286   // Create the section header table.
 287   void
 288   create_shdrs(off_t*);
 289
 290   // Create the dynamic symbol table.
 291   void
 292   create_dynamic_symtab(const Input_objects*, const Target*,
 293                         Symbol_table*, Output_section** pdynstr,
 294                         unsigned int* plocal_dynamic_count,
 295                         std::vector<Symbol*>* pdynamic_symbols,
 296                         Versions* versions);
 297
 298   // Assign offsets to each local portion of the dynamic symbol table.
 299   void
 300   assign_local_dynsym_offsets(const Input_objects*);
 301
 302   // Finish the .dynamic section and PT_DYNAMIC segment.
 303   void
 304   finish_dynamic_section(const Input_objects*, const Symbol_table*);
 305
 306   // Create the .interp section and PT_INTERP segment.
 307   void
 308   create_interp(const Target* target);
 309
 310   // Create the version sections.
 311   void
 312   create_version_sections(const Versions*,
 313                           const Symbol_table*,
 314                           unsigned int local_symcount,
 315                           const std::vector<Symbol*>& dynamic_symbols,
 316                           const Output_section* dynstr);
 317
 318   template<int size, bool big_endian>
 319   void
 320   sized_create_version_sections(const Versions* versions,
 321                                 const Symbol_table*,
 322                                 unsigned int local_symcount,
 323                                 const std::vector<Symbol*>& dynamic_symbols,
 324                                 const Output_section* dynstr
 325                                 ACCEPT_SIZE_ENDIAN);
 326
 327   // Return whether to include this section in the link.
 328   template<int size, bool big_endian>
 329   bool
 330   include_section(Sized_relobj<size, big_endian>* object, const char* name,
 331                   const elfcpp::Shdr<size, big_endian>&);
 332
 333   // Return the output section name to use given an input section
 334   // name.  Set *PLEN to the length of the name.  *PLEN must be
 335   // initialized to the length of NAME.
 336   static const char*
 337   output_section_name(const char* name, size_t* plen);
 338
 339   // Return the output section name to use for a linkonce section
 340   // name.  PLEN is as for output_section_name.
 341   static const char*
 342   linkonce_output_name(const char* name, size_t* plen);
 343
 344   // Return the output section for NAME, TYPE and FLAGS.
 345   Output_section*
 346   get_output_section(const char* name, Stringpool::Key name_key,
 347                      elfcpp::Elf_Word type, elfcpp::Elf_Xword flags);
 348
 349   // Create a new Output_section.
 350   Output_section*
 351   make_output_section(const char* name, elfcpp::Elf_Word type,
 352                       elfcpp::Elf_Xword flags);
 353
 354   // Set the final file offsets of all the segments.
 355   off_t
 356   set_segment_offsets(const Target*, Output_segment*, unsigned int* pshndx);
 357
 358   // Set the final file offsets of all the sections not associated
 359   // with a segment.  We set section offsets in three passes: the
 360   // first handles all allocated sections, the second sections that
 361   // can be handled after input-sections are processed, and the last
 362   // the late-bound STRTAB sections (probably only shstrtab, which is
 363   // the one we care about because it holds section names).
 364   enum Section_offset_pass
 365   {
 366     BEFORE_INPUT_SECTIONS_PASS,
 367     AFTER_INPUT_SECTIONS_PASS,
 368     STRTAB_AFTER_INPUT_SECTIONS_PASS
 369   };
 370   off_t
 371   set_section_offsets(off_t, Section_offset_pass pass);
 372
 373   // Set the final section indexes of all the sections not associated
 374   // with a segment.  Returns the next unused index.
 375   unsigned int
 376   set_section_indexes(unsigned int pshndx);
 377
 378   // Return whether SEG1 comes before SEG2 in the output file.
 379   static bool
 380   segment_precedes(const Output_segment* seg1, const Output_segment* seg2);
 381
 382   // Map from section flags to segment flags.
 383   static elfcpp::Elf_Word
 384   section_flags_to_segment(elfcpp::Elf_Xword flags);
 385
 386   // A mapping used for group signatures.
 387   typedef Unordered_map<std::string, bool> Signatures;
 388
 389   // Mapping from input section name/type/flags to output section.  We
 390   // use canonicalized strings here.
 391
 392   typedef std::pair<Stringpool::Key,
 393                     std::pair<elfcpp::Elf_Word, elfcpp::Elf_Xword> > Key;
 394
 395   struct Hash_key
 396   {
 397     size_t
 398     operator()(const Key& k) const;
 399   };
 400
 401   typedef Unordered_map<Key, Output_section*, Hash_key> Section_name_map;
 402
 403   // A comparison class for segments.
 404
 405   struct Compare_segments
 406   {
 407     bool
 408     operator()(const Output_segment* seg1, const Output_segment* seg2)
 409     { return Layout::segment_precedes(seg1, seg2); }
 410   };
 411
 412   // A reference to the options on the command line.
 413   const General_options& options_;
 414   // The output section names.
 415   Stringpool namepool_;
 416   // The output symbol names.
 417   Stringpool sympool_;
 418   // The dynamic strings, if needed.
 419   Stringpool dynpool_;
 420   // The list of group sections and linkonce sections which we have seen.
 421   Signatures signatures_;
 422   // The mapping from input section name/type/flags to output sections.
 423   Section_name_map section_name_map_;
 424   // The list of output segments.
 425   Segment_list segment_list_;
 426   // The list of output sections.
 427   Section_list section_list_;
 428   // The list of output sections which are not attached to any output
 429   // segment.
 430   Section_list unattached_section_list_;
 431   // The list of unattached Output_data objects which require special
 432   // handling because they are not Output_sections.
 433   Data_list special_output_list_;
 434   // The section headers.
 435   Output_section_headers* section_headers_;
 436   // A pointer to the PT_TLS segment if there is one.
 437   Output_segment* tls_segment_;
 438   // The SHT_SYMTAB output section.
 439   Output_section* symtab_section_;
 440   // The SHT_DYNSYM output section if there is one.
 441   Output_section* dynsym_section_;
 442   // The SHT_DYNAMIC output section if there is one.
 443   Output_section* dynamic_section_;
 444   // The dynamic data which goes into dynamic_section_.
 445   Output_data_dynamic* dynamic_data_;
 446   // The exception frame output section if there is one.
 447   Output_section* eh_frame_section_;
 448   // The exception frame data for eh_frame_section_.
 449   Eh_frame* eh_frame_data_;
 450   // The exception frame header output section if there is one.
 451   Output_section* eh_frame_hdr_section_;
 452   // The size of the output file.
 453   off_t output_file_size_;
 454   // Whether we have seen an object file marked to require an
 455   // executable stack.
 456   bool input_requires_executable_stack_;
 457   // Whether we have seen at least one object file with an executable
 458   // stack marker.
 459   bool input_with_gnu_stack_note_;
 460   // Whether we have seen at least one object file without an
 461   // executable stack marker.
 462   bool input_without_gnu_stack_note_;
 463 };
 464
 465 // This task handles writing out data in output sections which is not
 466 // part of an input section, or which requires special handling.  When
 467 // this is done, it unblocks both output_sections_blocker and
 468 // final_blocker.
 469
 470 class Write_sections_task : public Task
 471 {
 472  public:
 473   Write_sections_task(const Layout* layout, Output_file* of,
 474                       Task_token* output_sections_blocker,
 475                       Task_token* final_blocker)
 476     : layout_(layout), of_(of),
 477       output_sections_blocker_(output_sections_blocker),
 478       final_blocker_(final_blocker)
 479   { }
 480
 481   // The standard Task methods.
 482
 483   Is_runnable_type
 484   is_runnable(Workqueue*);
 485
 486   Task_locker*
 487   locks(Workqueue*);
 488
 489   void
 490   run(Workqueue*);
 491
 492   std::string
 493   get_name() const
 494   { return "Write_sections_task"; }
 495
 496  private:
 497   class Write_sections_locker;
 498
 499   const Layout* layout_;
 500   Output_file* of_;
 501   Task_token* output_sections_blocker_;
 502   Task_token* final_blocker_;
 503 };
 504
 505 // This task handles writing out data which is not part of a section
 506 // or segment.
 507
 508 class Write_data_task : public Task
 509 {
 510  public:
 511   Write_data_task(const Layout* layout, const Symbol_table* symtab,
 512                   Output_file* of, Task_token* final_blocker)
 513     : layout_(layout), symtab_(symtab), of_(of), final_blocker_(final_blocker)
 514   { }
 515
 516   // The standard Task methods.
 517
 518   Is_runnable_type
 519   is_runnable(Workqueue*);
 520
 521   Task_locker*
 522   locks(Workqueue*);
 523
 524   void
 525   run(Workqueue*);
 526
 527   std::string
 528   get_name() const
 529   { return "Write_data_task"; }
 530
 531  private:
 532   const Layout* layout_;
 533   const Symbol_table* symtab_;
 534   Output_file* of_;
 535   Task_token* final_blocker_;
 536 };
 537
 538 // This task handles writing out the global symbols.
 539
 540 class Write_symbols_task : public Task
 541 {
 542  public:
 543   Write_symbols_task(const Symbol_table* symtab,
 544                      const Input_objects* input_objects,
 545                      const Stringpool* sympool, const Stringpool* dynpool,
 546                      Output_file* of, Task_token* final_blocker)
 547     : symtab_(symtab), input_objects_(input_objects), sympool_(sympool),
 548       dynpool_(dynpool), of_(of), final_blocker_(final_blocker)
 549   { }
 550
 551   // The standard Task methods.
 552
 553   Is_runnable_type
 554   is_runnable(Workqueue*);
 555
 556   Task_locker*
 557   locks(Workqueue*);
 558
 559   void
 560   run(Workqueue*);
 561
 562   std::string
 563   get_name() const
 564   { return "Write_symbols_task"; }
 565
 566  private:
 567   const Symbol_table* symtab_;
 568   const Input_objects* input_objects_;
 569   const Stringpool* sympool_;
 570   const Stringpool* dynpool_;
 571   Output_file* of_;
 572   Task_token* final_blocker_;
 573 };
 574
 575 // This task handles writing out data in output sections which can't
 576 // be written out until all the input sections have been handled.
 577 // This is for sections whose contents is based on the contents of
 578 // other output sections.
 579
 580 class Write_after_input_sections_task : public Task
 581 {
 582  public:
 583   Write_after_input_sections_task(Layout* layout, Output_file* of,
 584                                   Task_token* input_sections_blocker,
 585                                   Task_token* final_blocker)
 586     : layout_(layout), of_(of),
 587       input_sections_blocker_(input_sections_blocker),
 588       final_blocker_(final_blocker)
 589   { }
 590
 591   // The standard Task methods.
 592
 593   Is_runnable_type
 594   is_runnable(Workqueue*);
 595
 596   Task_locker*
 597   locks(Workqueue*);
 598
 599   void
 600   run(Workqueue*);
 601
 602   std::string
 603   get_name() const
 604   { return "Write_after_input_sections_task"; }
 605
 606  private:
 607   class Write_sections_locker;
 608
 609   Layout* layout_;
 610   Output_file* of_;
 611   Task_token* input_sections_blocker_;
 612   Task_token* final_blocker_;
 613 };
 614
 615 // This task function handles closing the file.
 616
 617 class Close_task_runner : public Task_function_runner
 618 {
 619  public:
 620   Close_task_runner(Output_file* of)
 621     : of_(of)
 622   { }
 623
 624   // Run the operation.
 625   void
 626   run(Workqueue*);
 627
 628  private:
 629   Output_file* of_;
 630 };
 631
 632 // A small helper function to align an address.
 633
 634 inline uint64_t
 635 align_address(uint64_t address, uint64_t addralign)
 636 {
 637   if (addralign != 0)
 638     address = (address + addralign - 1) &~ (addralign - 1);
 639   return address;
 640 }
 641
 642 } // End namespace gold.
 643
 644 #endif // !defined(GOLD_LAYOUT_H)