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   // Set a flag to indicate that an object file uses the static TLS model.
 230   void
 231   set_has_static_tls()
 232   { this->has_static_tls_ = true; }
 233
 234   // Return true if any object file uses the static TLS model.
 235   bool
 236   has_static_tls() const
 237   { return this->has_static_tls_; }
 238
 239   // Dump statistical information to stderr.
 240   void
 241   print_stats() const;
 242
 243   // The list of segments.
 244
 245   typedef std::vector<Output_segment*> Segment_list;
 246
 247   // The list of sections not attached to a segment.
 248
 249   typedef std::vector<Output_section*> Section_list;
 250
 251   // The list of information to write out which is not attached to
 252   // either a section or a segment.
 253   typedef std::vector<Output_data*> Data_list;
 254
 255  private:
 256   Layout(const Layout&);
 257   Layout& operator=(const Layout&);
 258
 259   // Mapping from .gnu.linkonce section names to output section names.
 260   struct Linkonce_mapping
 261   {
 262     const char* from;
 263     int fromlen;
 264     const char* to;
 265     int tolen;
 266   };
 267   static const Linkonce_mapping linkonce_mapping[];
 268   static const int linkonce_mapping_count;
 269
 270   // Create a .note section for gold.
 271   void
 272   create_gold_note();
 273
 274   // Record whether the stack must be executable.
 275   void
 276   create_executable_stack_info(const Target*);
 277
 278   // Find the first read-only PT_LOAD segment, creating one if
 279   // necessary.
 280   Output_segment*
 281   find_first_load_seg();
 282
 283   // Count the local symbols in the regular symbol table and the dynamic
 284   // symbol table, and build the respective string pools.
 285   void
 286   count_local_symbols(const Input_objects*);
 287
 288   // Create the output sections for the symbol table.
 289   void
 290   create_symtab_sections(const Input_objects*, Symbol_table*, off_t*);
 291
 292   // Create the .shstrtab section.
 293   Output_section*
 294   create_shstrtab();
 295
 296   // Create the section header table.
 297   void
 298   create_shdrs(off_t*);
 299
 300   // Create the dynamic symbol table.
 301   void
 302   create_dynamic_symtab(const Input_objects*, const Target*,
 303                         Symbol_table*, Output_section** pdynstr,
 304                         unsigned int* plocal_dynamic_count,
 305                         std::vector<Symbol*>* pdynamic_symbols,
 306                         Versions* versions);
 307
 308   // Assign offsets to each local portion of the dynamic symbol table.
 309   void
 310   assign_local_dynsym_offsets(const Input_objects*);
 311
 312   // Finish the .dynamic section and PT_DYNAMIC segment.
 313   void
 314   finish_dynamic_section(const Input_objects*, const Symbol_table*);
 315
 316   // Create the .interp section and PT_INTERP segment.
 317   void
 318   create_interp(const Target* target);
 319
 320   // Create the version sections.
 321   void
 322   create_version_sections(const Versions*,
 323                           const Symbol_table*,
 324                           unsigned int local_symcount,
 325                           const std::vector<Symbol*>& dynamic_symbols,
 326                           const Output_section* dynstr);
 327
 328   template<int size, bool big_endian>
 329   void
 330   sized_create_version_sections(const Versions* versions,
 331                                 const Symbol_table*,
 332                                 unsigned int local_symcount,
 333                                 const std::vector<Symbol*>& dynamic_symbols,
 334                                 const Output_section* dynstr
 335                                 ACCEPT_SIZE_ENDIAN);
 336
 337   // Return whether to include this section in the link.
 338   template<int size, bool big_endian>
 339   bool
 340   include_section(Sized_relobj<size, big_endian>* object, const char* name,
 341                   const elfcpp::Shdr<size, big_endian>&);
 342
 343   // Return the output section name to use given an input section
 344   // name.  Set *PLEN to the length of the name.  *PLEN must be
 345   // initialized to the length of NAME.
 346   static const char*
 347   output_section_name(const char* name, size_t* plen);
 348
 349   // Return the output section name to use for a linkonce section
 350   // name.  PLEN is as for output_section_name.
 351   static const char*
 352   linkonce_output_name(const char* name, size_t* plen);
 353
 354   // Return the output section for NAME, TYPE and FLAGS.
 355   Output_section*
 356   get_output_section(const char* name, Stringpool::Key name_key,
 357                      elfcpp::Elf_Word type, elfcpp::Elf_Xword flags);
 358
 359   // Create a new Output_section.
 360   Output_section*
 361   make_output_section(const char* name, elfcpp::Elf_Word type,
 362                       elfcpp::Elf_Xword flags);
 363
 364   // Set the final file offsets of all the segments.
 365   off_t
 366   set_segment_offsets(const Target*, Output_segment*, unsigned int* pshndx);
 367
 368   // Set the final file offsets of all the sections not associated
 369   // with a segment.  We set section offsets in three passes: the
 370   // first handles all allocated sections, the second sections that
 371   // can be handled after input-sections are processed, and the last
 372   // the late-bound STRTAB sections (probably only shstrtab, which is
 373   // the one we care about because it holds section names).
 374   enum Section_offset_pass
 375   {
 376     BEFORE_INPUT_SECTIONS_PASS,
 377     AFTER_INPUT_SECTIONS_PASS,
 378     STRTAB_AFTER_INPUT_SECTIONS_PASS
 379   };
 380   off_t
 381   set_section_offsets(off_t, Section_offset_pass pass);
 382
 383   // Set the final section indexes of all the sections not associated
 384   // with a segment.  Returns the next unused index.
 385   unsigned int
 386   set_section_indexes(unsigned int pshndx);
 387
 388   // Return whether SEG1 comes before SEG2 in the output file.
 389   static bool
 390   segment_precedes(const Output_segment* seg1, const Output_segment* seg2);
 391
 392   // Map from section flags to segment flags.
 393   static elfcpp::Elf_Word
 394   section_flags_to_segment(elfcpp::Elf_Xword flags);
 395
 396   // A mapping used for group signatures.
 397   typedef Unordered_map<std::string, bool> Signatures;
 398
 399   // Mapping from input section name/type/flags to output section.  We
 400   // use canonicalized strings here.
 401
 402   typedef std::pair<Stringpool::Key,
 403                     std::pair<elfcpp::Elf_Word, elfcpp::Elf_Xword> > Key;
 404
 405   struct Hash_key
 406   {
 407     size_t
 408     operator()(const Key& k) const;
 409   };
 410
 411   typedef Unordered_map<Key, Output_section*, Hash_key> Section_name_map;
 412
 413   // A comparison class for segments.
 414
 415   struct Compare_segments
 416   {
 417     bool
 418     operator()(const Output_segment* seg1, const Output_segment* seg2)
 419     { return Layout::segment_precedes(seg1, seg2); }
 420   };
 421
 422   // A reference to the options on the command line.
 423   const General_options& options_;
 424   // The output section names.
 425   Stringpool namepool_;
 426   // The output symbol names.
 427   Stringpool sympool_;
 428   // The dynamic strings, if needed.
 429   Stringpool dynpool_;
 430   // The list of group sections and linkonce sections which we have seen.
 431   Signatures signatures_;
 432   // The mapping from input section name/type/flags to output sections.
 433   Section_name_map section_name_map_;
 434   // The list of output segments.
 435   Segment_list segment_list_;
 436   // The list of output sections.
 437   Section_list section_list_;
 438   // The list of output sections which are not attached to any output
 439   // segment.
 440   Section_list unattached_section_list_;
 441   // The list of unattached Output_data objects which require special
 442   // handling because they are not Output_sections.
 443   Data_list special_output_list_;
 444   // The section headers.
 445   Output_section_headers* section_headers_;
 446   // A pointer to the PT_TLS segment if there is one.
 447   Output_segment* tls_segment_;
 448   // The SHT_SYMTAB output section.
 449   Output_section* symtab_section_;
 450   // The SHT_DYNSYM output section if there is one.
 451   Output_section* dynsym_section_;
 452   // The SHT_DYNAMIC output section if there is one.
 453   Output_section* dynamic_section_;
 454   // The dynamic data which goes into dynamic_section_.
 455   Output_data_dynamic* dynamic_data_;
 456   // The exception frame output section if there is one.
 457   Output_section* eh_frame_section_;
 458   // The exception frame data for eh_frame_section_.
 459   Eh_frame* eh_frame_data_;
 460   // The exception frame header output section if there is one.
 461   Output_section* eh_frame_hdr_section_;
 462   // The size of the output file.
 463   off_t output_file_size_;
 464   // Whether we have seen an object file marked to require an
 465   // executable stack.
 466   bool input_requires_executable_stack_;
 467   // Whether we have seen at least one object file with an executable
 468   // stack marker.
 469   bool input_with_gnu_stack_note_;
 470   // Whether we have seen at least one object file without an
 471   // executable stack marker.
 472   bool input_without_gnu_stack_note_;
 473   // Whether we have seen an object file that uses the static TLS model.
 474   bool has_static_tls_;
 475 };
 476
 477 // This task handles writing out data in output sections which is not
 478 // part of an input section, or which requires special handling.  When
 479 // this is done, it unblocks both output_sections_blocker and
 480 // final_blocker.
 481
 482 class Write_sections_task : public Task
 483 {
 484  public:
 485   Write_sections_task(const Layout* layout, Output_file* of,
 486                       Task_token* output_sections_blocker,
 487                       Task_token* final_blocker)
 488     : layout_(layout), of_(of),
 489       output_sections_blocker_(output_sections_blocker),
 490       final_blocker_(final_blocker)
 491   { }
 492
 493   // The standard Task methods.
 494
 495   Is_runnable_type
 496   is_runnable(Workqueue*);
 497
 498   Task_locker*
 499   locks(Workqueue*);
 500
 501   void
 502   run(Workqueue*);
 503
 504   std::string
 505   get_name() const
 506   { return "Write_sections_task"; }
 507
 508  private:
 509   class Write_sections_locker;
 510
 511   const Layout* layout_;
 512   Output_file* of_;
 513   Task_token* output_sections_blocker_;
 514   Task_token* final_blocker_;
 515 };
 516
 517 // This task handles writing out data which is not part of a section
 518 // or segment.
 519
 520 class Write_data_task : public Task
 521 {
 522  public:
 523   Write_data_task(const Layout* layout, const Symbol_table* symtab,
 524                   Output_file* of, Task_token* final_blocker)
 525     : layout_(layout), symtab_(symtab), of_(of), final_blocker_(final_blocker)
 526   { }
 527
 528   // The standard Task methods.
 529
 530   Is_runnable_type
 531   is_runnable(Workqueue*);
 532
 533   Task_locker*
 534   locks(Workqueue*);
 535
 536   void
 537   run(Workqueue*);
 538
 539   std::string
 540   get_name() const
 541   { return "Write_data_task"; }
 542
 543  private:
 544   const Layout* layout_;
 545   const Symbol_table* symtab_;
 546   Output_file* of_;
 547   Task_token* final_blocker_;
 548 };
 549
 550 // This task handles writing out the global symbols.
 551
 552 class Write_symbols_task : public Task
 553 {
 554  public:
 555   Write_symbols_task(const Symbol_table* symtab,
 556                      const Input_objects* input_objects,
 557                      const Stringpool* sympool, const Stringpool* dynpool,
 558                      Output_file* of, Task_token* final_blocker)
 559     : symtab_(symtab), input_objects_(input_objects), sympool_(sympool),
 560       dynpool_(dynpool), of_(of), final_blocker_(final_blocker)
 561   { }
 562
 563   // The standard Task methods.
 564
 565   Is_runnable_type
 566   is_runnable(Workqueue*);
 567
 568   Task_locker*
 569   locks(Workqueue*);
 570
 571   void
 572   run(Workqueue*);
 573
 574   std::string
 575   get_name() const
 576   { return "Write_symbols_task"; }
 577
 578  private:
 579   const Symbol_table* symtab_;
 580   const Input_objects* input_objects_;
 581   const Stringpool* sympool_;
 582   const Stringpool* dynpool_;
 583   Output_file* of_;
 584   Task_token* final_blocker_;
 585 };
 586
 587 // This task handles writing out data in output sections which can't
 588 // be written out until all the input sections have been handled.
 589 // This is for sections whose contents is based on the contents of
 590 // other output sections.
 591
 592 class Write_after_input_sections_task : public Task
 593 {
 594  public:
 595   Write_after_input_sections_task(Layout* layout, Output_file* of,
 596                                   Task_token* input_sections_blocker,
 597                                   Task_token* final_blocker)
 598     : layout_(layout), of_(of),
 599       input_sections_blocker_(input_sections_blocker),
 600       final_blocker_(final_blocker)
 601   { }
 602
 603   // The standard Task methods.
 604
 605   Is_runnable_type
 606   is_runnable(Workqueue*);
 607
 608   Task_locker*
 609   locks(Workqueue*);
 610
 611   void
 612   run(Workqueue*);
 613
 614   std::string
 615   get_name() const
 616   { return "Write_after_input_sections_task"; }
 617
 618  private:
 619   class Write_sections_locker;
 620
 621   Layout* layout_;
 622   Output_file* of_;
 623   Task_token* input_sections_blocker_;
 624   Task_token* final_blocker_;
 625 };
 626
 627 // This task function handles closing the file.
 628
 629 class Close_task_runner : public Task_function_runner
 630 {
 631  public:
 632   Close_task_runner(Output_file* of)
 633     : of_(of)
 634   { }
 635
 636   // Run the operation.
 637   void
 638   run(Workqueue*);
 639
 640  private:
 641   Output_file* of_;
 642 };
 643
 644 // A small helper function to align an address.
 645
 646 inline uint64_t
 647 align_address(uint64_t address, uint64_t addralign)
 648 {
 649   if (addralign != 0)
 650     address = (address + addralign - 1) &~ (addralign - 1);
 651   return address;
 652 }
 653
 654 } // End namespace gold.
 655
 656 #endif // !defined(GOLD_LAYOUT_H)