include/llvm/MC/MCExpr.h

   1 //===- MCExpr.h - Assembly Level Expressions --------------------*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9
  10 #ifndef LLVM_MC_MCEXPR_H
  11 #define LLVM_MC_MCEXPR_H
  12
  13 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  14 #include "llvm/Support/Casting.h"
  15 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
  16 #include "llvm/Support/SMLoc.h"
  17
  18 namespace llvm {
  19 class MCAsmInfo;
  20 class MCAsmLayout;
  21 class MCAssembler;
  22 class MCContext;
  23 class MCFixup;
  24 class MCFragment;
  25 class MCSection;
  26 class MCStreamer;
  27 class MCSymbol;
  28 class MCValue;
  29 class raw_ostream;
  30 class StringRef;
  31 typedef DenseMap<const MCSection *, uint64_t> SectionAddrMap;
  32
  33 /// \brief Base class for the full range of assembler expressions which are
  34 /// needed for parsing.
  35 class MCExpr {
  36 public:
  37   enum ExprKind {
  38     Binary,    ///< Binary expressions.
  39     Constant,  ///< Constant expressions.
  40     SymbolRef, ///< References to labels and assigned expressions.
  41     Unary,     ///< Unary expressions.
  42     Target     ///< Target specific expression.
  43   };
  44
  45 private:
  46   ExprKind Kind;
  47   SMLoc Loc;
  48
  49   MCExpr(const MCExpr&) = delete;
  50   void operator=(const MCExpr&) = delete;
  51
  52   bool evaluateAsAbsolute(int64_t &Res, const MCAssembler *Asm,
  53                           const MCAsmLayout *Layout,
  54                           const SectionAddrMap *Addrs) const;
  55
  56   bool evaluateAsAbsolute(int64_t &Res, const MCAssembler *Asm,
  57                           const MCAsmLayout *Layout,
  58                           const SectionAddrMap *Addrs, bool InSet) const;
  59
  60 protected:
  61   explicit MCExpr(ExprKind Kind, SMLoc Loc) : Kind(Kind), Loc(Loc) {}
  62
  63   bool evaluateAsRelocatableImpl(MCValue &Res, const MCAssembler *Asm,
  64                                  const MCAsmLayout *Layout,
  65                                  const MCFixup *Fixup,
  66                                  const SectionAddrMap *Addrs, bool InSet) const;
  67
  68 public:
  69   /// \name Accessors
  70   /// @{
  71
  72   ExprKind getKind() const { return Kind; }
  73   SMLoc getLoc() const { return Loc; }
  74
  75   /// @}
  76   /// \name Utility Methods
  77   /// @{
  78
  79   void print(raw_ostream &OS, const MCAsmInfo *MAI,
  80              bool InParens = false) const;
  81   void dump() const;
  82
  83   /// @}
  84   /// \name Expression Evaluation
  85   /// @{
  86
  87   /// \brief Try to evaluate the expression to an absolute value.
  88   ///
  89   /// \param Res - The absolute value, if evaluation succeeds.
  90   /// \param Layout - The assembler layout object to use for evaluating symbol
  91   /// values. If not given, then only non-symbolic expressions will be
  92   /// evaluated.
  93   /// \return - True on success.
  94   bool evaluateAsAbsolute(int64_t &Res, const MCAsmLayout &Layout,
  95                           const SectionAddrMap &Addrs) const;
  96   bool evaluateAsAbsolute(int64_t &Res) const;
  97   bool evaluateAsAbsolute(int64_t &Res, const MCAssembler &Asm) const;
  98   bool evaluateAsAbsolute(int64_t &Res, const MCAsmLayout &Layout) const;
  99
 100   bool evaluateKnownAbsolute(int64_t &Res, const MCAsmLayout &Layout) const;
 101
 102   /// \brief Try to evaluate the expression to a relocatable value, i.e. an
 103   /// expression of the fixed form (a - b + constant).
 104   ///
 105   /// \param Res - The relocatable value, if evaluation succeeds.
 106   /// \param Layout - The assembler layout object to use for evaluating values.
 107   /// \param Fixup - The Fixup object if available.
 108   /// \return - True on success.
 109   bool evaluateAsRelocatable(MCValue &Res, const MCAsmLayout *Layout,
 110                              const MCFixup *Fixup) const;
 111
 112   /// \brief Try to evaluate the expression to the form (a - b + constant) where
 113   /// neither a nor b are variables.
 114   ///
 115   /// This is a more aggressive variant of evaluateAsRelocatable. The intended
 116   /// use is for when relocations are not available, like the .size directive.
 117   bool evaluateAsValue(MCValue &Res, const MCAsmLayout &Layout) const;
 118
 119   /// \brief Find the "associated section" for this expression, which is
 120   /// currently defined as the absolute section for constants, or
 121   /// otherwise the section associated with the first defined symbol in the
 122   /// expression.
 123   MCFragment *findAssociatedFragment() const;
 124
 125   /// @}
 126 };
 127
 128 inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const MCExpr &E) {
 129   E.print(OS, nullptr);
 130   return OS;
 131 }
 132
 133 //// \brief  Represent a constant integer expression.
 134 class MCConstantExpr : public MCExpr {
 135   int64_t Value;
 136
 137   explicit MCConstantExpr(int64_t Value)
 138       : MCExpr(MCExpr::Constant, SMLoc()), Value(Value) {}
 139
 140 public:
 141   /// \name Construction
 142   /// @{
 143
 144   static const MCConstantExpr *create(int64_t Value, MCContext &Ctx);
 145
 146   /// @}
 147   /// \name Accessors
 148   /// @{
 149
 150   int64_t getValue() const { return Value; }
 151
 152   /// @}
 153
 154   static bool classof(const MCExpr *E) {
 155     return E->getKind() == MCExpr::Constant;
 156   }
 157 };
 158
 159 /// \brief  Represent a reference to a symbol from inside an expression.
 160 ///
 161 /// A symbol reference in an expression may be a use of a label, a use of an
 162 /// assembler variable (defined constant), or constitute an implicit definition
 163 /// of the symbol as external.
 164 class MCSymbolRefExpr : public MCExpr {
 165 public:
 166   enum VariantKind : uint16_t {
 167     VK_None,
 168     VK_Invalid,
 169
 170     VK_GOT,
 171     VK_GOTOFF,
 172     VK_GOTREL,
 173     VK_GOTPCREL,
 174     VK_GOTTPOFF,
 175     VK_INDNTPOFF,
 176     VK_NTPOFF,
 177     VK_GOTNTPOFF,
 178     VK_PLT,
 179     VK_TLSGD,
 180     VK_TLSLD,
 181     VK_TLSLDM,
 182     VK_TPOFF,
 183     VK_DTPOFF,
 184     VK_TLSCALL,   // symbol(tlscall)
 185     VK_TLSDESC,   // symbol(tlsdesc)
 186     VK_TLVP,      // Mach-O thread local variable relocations
 187     VK_TLVPPAGE,
 188     VK_TLVPPAGEOFF,
 189     VK_PAGE,
 190     VK_PAGEOFF,
 191     VK_GOTPAGE,
 192     VK_GOTPAGEOFF,
 193     VK_SECREL,
 194     VK_SIZE,      // symbol@SIZE
 195     VK_WEAKREF,   // The link between the symbols in .weakref foo, bar
 196
 197     VK_X86_ABS8,
 198
 199     VK_ARM_NONE,
 200     VK_ARM_GOT_PREL,
 201     VK_ARM_TARGET1,
 202     VK_ARM_TARGET2,
 203     VK_ARM_PREL31,
 204     VK_ARM_SBREL,          // symbol(sbrel)
 205     VK_ARM_TLSLDO,         // symbol(tlsldo)
 206     VK_ARM_TLSDESCSEQ,
 207
 208     VK_PPC_LO,             // symbol@l
 209     VK_PPC_HI,             // symbol@h
 210     VK_PPC_HA,             // symbol@ha
 211     VK_PPC_HIGHER,         // symbol@higher
 212     VK_PPC_HIGHERA,        // symbol@highera
 213     VK_PPC_HIGHEST,        // symbol@highest
 214     VK_PPC_HIGHESTA,       // symbol@highesta
 215     VK_PPC_GOT_LO,         // symbol@got@l
 216     VK_PPC_GOT_HI,         // symbol@got@h
 217     VK_PPC_GOT_HA,         // symbol@got@ha
 218     VK_PPC_TOCBASE,        // symbol@tocbase
 219     VK_PPC_TOC,            // symbol@toc
 220     VK_PPC_TOC_LO,         // symbol@toc@l
 221     VK_PPC_TOC_HI,         // symbol@toc@h
 222     VK_PPC_TOC_HA,         // symbol@toc@ha
 223     VK_PPC_DTPMOD,         // symbol@dtpmod
 224     VK_PPC_TPREL_LO,       // symbol@tprel@l
 225     VK_PPC_TPREL_HI,       // symbol@tprel@h
 226     VK_PPC_TPREL_HA,       // symbol@tprel@ha
 227     VK_PPC_TPREL_HIGHER,   // symbol@tprel@higher
 228     VK_PPC_TPREL_HIGHERA,  // symbol@tprel@highera
 229     VK_PPC_TPREL_HIGHEST,  // symbol@tprel@highest
 230     VK_PPC_TPREL_HIGHESTA, // symbol@tprel@highesta
 231     VK_PPC_DTPREL_LO,      // symbol@dtprel@l
 232     VK_PPC_DTPREL_HI,      // symbol@dtprel@h
 233     VK_PPC_DTPREL_HA,      // symbol@dtprel@ha
 234     VK_PPC_DTPREL_HIGHER,  // symbol@dtprel@higher
 235     VK_PPC_DTPREL_HIGHERA, // symbol@dtprel@highera
 236     VK_PPC_DTPREL_HIGHEST, // symbol@dtprel@highest
 237     VK_PPC_DTPREL_HIGHESTA,// symbol@dtprel@highesta
 238     VK_PPC_GOT_TPREL,      // symbol@got@tprel
 239     VK_PPC_GOT_TPREL_LO,   // symbol@got@tprel@l
 240     VK_PPC_GOT_TPREL_HI,   // symbol@got@tprel@h
 241     VK_PPC_GOT_TPREL_HA,   // symbol@got@tprel@ha
 242     VK_PPC_GOT_DTPREL,     // symbol@got@dtprel
 243     VK_PPC_GOT_DTPREL_LO,  // symbol@got@dtprel@l
 244     VK_PPC_GOT_DTPREL_HI,  // symbol@got@dtprel@h
 245     VK_PPC_GOT_DTPREL_HA,  // symbol@got@dtprel@ha
 246     VK_PPC_TLS,            // symbol@tls
 247     VK_PPC_GOT_TLSGD,      // symbol@got@tlsgd
 248     VK_PPC_GOT_TLSGD_LO,   // symbol@got@tlsgd@l
 249     VK_PPC_GOT_TLSGD_HI,   // symbol@got@tlsgd@h
 250     VK_PPC_GOT_TLSGD_HA,   // symbol@got@tlsgd@ha
 251     VK_PPC_TLSGD,          // symbol@tlsgd
 252     VK_PPC_GOT_TLSLD,      // symbol@got@tlsld
 253     VK_PPC_GOT_TLSLD_LO,   // symbol@got@tlsld@l
 254     VK_PPC_GOT_TLSLD_HI,   // symbol@got@tlsld@h
 255     VK_PPC_GOT_TLSLD_HA,   // symbol@got@tlsld@ha
 256     VK_PPC_TLSLD,          // symbol@tlsld
 257     VK_PPC_LOCAL,          // symbol@local
 258
 259     VK_COFF_IMGREL32, // symbol@imgrel (image-relative)
 260
 261     VK_Hexagon_PCREL,
 262     VK_Hexagon_LO16,
 263     VK_Hexagon_HI16,
 264     VK_Hexagon_GPREL,
 265     VK_Hexagon_GD_GOT,
 266     VK_Hexagon_LD_GOT,
 267     VK_Hexagon_GD_PLT,
 268     VK_Hexagon_LD_PLT,
 269     VK_Hexagon_IE,
 270     VK_Hexagon_IE_GOT,
 271
 272     VK_WebAssembly_FUNCTION, // Function table index, rather than virtual addr
 273
 274     VK_AMDGPU_GOTPCREL32_LO, // symbol@gotpcrel32@lo
 275     VK_AMDGPU_GOTPCREL32_HI, // symbol@gotpcrel32@hi
 276     VK_AMDGPU_REL32_LO,      // symbol@rel32@lo
 277     VK_AMDGPU_REL32_HI,      // symbol@rel32@hi
 278
 279     VK_TPREL,
 280     VK_DTPREL
 281   };
 282
 283 private:
 284   /// The symbol reference modifier.
 285   const VariantKind Kind;
 286
 287   /// Specifies how the variant kind should be printed.
 288   const unsigned UseParensForSymbolVariant : 1;
 289
 290   // FIXME: Remove this bit.
 291   const unsigned HasSubsectionsViaSymbols : 1;
 292
 293   /// The symbol being referenced.
 294   const MCSymbol *Symbol;
 295
 296   explicit MCSymbolRefExpr(const MCSymbol *Symbol, VariantKind Kind,
 297                            const MCAsmInfo *MAI, SMLoc Loc = SMLoc());
 298
 299 public:
 300   /// \name Construction
 301   /// @{
 302
 303   static const MCSymbolRefExpr *create(const MCSymbol *Symbol, MCContext &Ctx) {
 304     return MCSymbolRefExpr::create(Symbol, VK_None, Ctx);
 305   }
 306
 307   static const MCSymbolRefExpr *create(const MCSymbol *Symbol, VariantKind Kind,
 308                                        MCContext &Ctx, SMLoc Loc = SMLoc());
 309   static const MCSymbolRefExpr *create(StringRef Name, VariantKind Kind,
 310                                        MCContext &Ctx);
 311
 312   /// @}
 313   /// \name Accessors
 314   /// @{
 315
 316   const MCSymbol &getSymbol() const { return *Symbol; }
 317
 318   VariantKind getKind() const { return Kind; }
 319
 320   void printVariantKind(raw_ostream &OS) const;
 321
 322   bool hasSubsectionsViaSymbols() const { return HasSubsectionsViaSymbols; }
 323
 324   /// @}
 325   /// \name Static Utility Functions
 326   /// @{
 327
 328   static StringRef getVariantKindName(VariantKind Kind);
 329
 330   static VariantKind getVariantKindForName(StringRef Name);
 331
 332   /// @}
 333
 334   static bool classof(const MCExpr *E) {
 335     return E->getKind() == MCExpr::SymbolRef;
 336   }
 337 };
 338
 339 /// \brief Unary assembler expressions.
 340 class MCUnaryExpr : public MCExpr {
 341 public:
 342   enum Opcode {
 343     LNot,  ///< Logical negation.
 344     Minus, ///< Unary minus.
 345     Not,   ///< Bitwise negation.
 346     Plus   ///< Unary plus.
 347   };
 348
 349 private:
 350   Opcode Op;
 351   const MCExpr *Expr;
 352
 353   MCUnaryExpr(Opcode Op, const MCExpr *Expr)
 354       : MCExpr(MCExpr::Unary, SMLoc()), Op(Op), Expr(Expr) {}
 355
 356 public:
 357   /// \name Construction
 358   /// @{
 359
 360   static const MCUnaryExpr *create(Opcode Op, const MCExpr *Expr,
 361                                    MCContext &Ctx);
 362   static const MCUnaryExpr *createLNot(const MCExpr *Expr, MCContext &Ctx) {
 363     return create(LNot, Expr, Ctx);
 364   }
 365   static const MCUnaryExpr *createMinus(const MCExpr *Expr, MCContext &Ctx) {
 366     return create(Minus, Expr, Ctx);
 367   }
 368   static const MCUnaryExpr *createNot(const MCExpr *Expr, MCContext &Ctx) {
 369     return create(Not, Expr, Ctx);
 370   }
 371   static const MCUnaryExpr *createPlus(const MCExpr *Expr, MCContext &Ctx) {
 372     return create(Plus, Expr, Ctx);
 373   }
 374
 375   /// @}
 376   /// \name Accessors
 377   /// @{
 378
 379   /// \brief Get the kind of this unary expression.
 380   Opcode getOpcode() const { return Op; }
 381
 382   /// \brief Get the child of this unary expression.
 383   const MCExpr *getSubExpr() const { return Expr; }
 384
 385   /// @}
 386
 387   static bool classof(const MCExpr *E) {
 388     return E->getKind() == MCExpr::Unary;
 389   }
 390 };
 391
 392 /// \brief Binary assembler expressions.
 393 class MCBinaryExpr : public MCExpr {
 394 public:
 395   enum Opcode {
 396     Add,  ///< Addition.
 397     And,  ///< Bitwise and.
 398     Div,  ///< Signed division.
 399     EQ,   ///< Equality comparison.
 400     GT,   ///< Signed greater than comparison (result is either 0 or some
 401           ///< target-specific non-zero value)
 402     GTE,  ///< Signed greater than or equal comparison (result is either 0 or
 403           ///< some target-specific non-zero value).
 404     LAnd, ///< Logical and.
 405     LOr,  ///< Logical or.
 406     LT,   ///< Signed less than comparison (result is either 0 or
 407           ///< some target-specific non-zero value).
 408     LTE,  ///< Signed less than or equal comparison (result is either 0 or
 409           ///< some target-specific non-zero value).
 410     Mod,  ///< Signed remainder.
 411     Mul,  ///< Multiplication.
 412     NE,   ///< Inequality comparison.
 413     Or,   ///< Bitwise or.
 414     Shl,  ///< Shift left.
 415     AShr, ///< Arithmetic shift right.
 416     LShr, ///< Logical shift right.
 417     Sub,  ///< Subtraction.
 418     Xor   ///< Bitwise exclusive or.
 419   };
 420
 421 private:
 422   Opcode Op;
 423   const MCExpr *LHS, *RHS;
 424
 425   MCBinaryExpr(Opcode Op, const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 426                SMLoc Loc = SMLoc())
 427       : MCExpr(MCExpr::Binary, Loc), Op(Op), LHS(LHS), RHS(RHS) {}
 428
 429 public:
 430   /// \name Construction
 431   /// @{
 432
 433   static const MCBinaryExpr *create(Opcode Op, const MCExpr *LHS,
 434                                     const MCExpr *RHS, MCContext &Ctx,
 435                                     SMLoc Loc = SMLoc());
 436   static const MCBinaryExpr *createAdd(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 437                                        MCContext &Ctx) {
 438     return create(Add, LHS, RHS, Ctx);
 439   }
 440   static const MCBinaryExpr *createAnd(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 441                                        MCContext &Ctx) {
 442     return create(And, LHS, RHS, Ctx);
 443   }
 444   static const MCBinaryExpr *createDiv(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 445                                        MCContext &Ctx) {
 446     return create(Div, LHS, RHS, Ctx);
 447   }
 448   static const MCBinaryExpr *createEQ(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 449                                       MCContext &Ctx) {
 450     return create(EQ, LHS, RHS, Ctx);
 451   }
 452   static const MCBinaryExpr *createGT(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 453                                       MCContext &Ctx) {
 454     return create(GT, LHS, RHS, Ctx);
 455   }
 456   static const MCBinaryExpr *createGTE(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 457                                        MCContext &Ctx) {
 458     return create(GTE, LHS, RHS, Ctx);
 459   }
 460   static const MCBinaryExpr *createLAnd(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 461                                         MCContext &Ctx) {
 462     return create(LAnd, LHS, RHS, Ctx);
 463   }
 464   static const MCBinaryExpr *createLOr(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 465                                        MCContext &Ctx) {
 466     return create(LOr, LHS, RHS, Ctx);
 467   }
 468   static const MCBinaryExpr *createLT(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 469                                       MCContext &Ctx) {
 470     return create(LT, LHS, RHS, Ctx);
 471   }
 472   static const MCBinaryExpr *createLTE(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 473                                        MCContext &Ctx) {
 474     return create(LTE, LHS, RHS, Ctx);
 475   }
 476   static const MCBinaryExpr *createMod(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 477                                        MCContext &Ctx) {
 478     return create(Mod, LHS, RHS, Ctx);
 479   }
 480   static const MCBinaryExpr *createMul(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 481                                        MCContext &Ctx) {
 482     return create(Mul, LHS, RHS, Ctx);
 483   }
 484   static const MCBinaryExpr *createNE(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 485                                       MCContext &Ctx) {
 486     return create(NE, LHS, RHS, Ctx);
 487   }
 488   static const MCBinaryExpr *createOr(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 489                                       MCContext &Ctx) {
 490     return create(Or, LHS, RHS, Ctx);
 491   }
 492   static const MCBinaryExpr *createShl(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 493                                        MCContext &Ctx) {
 494     return create(Shl, LHS, RHS, Ctx);
 495   }
 496   static const MCBinaryExpr *createAShr(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 497                                        MCContext &Ctx) {
 498     return create(AShr, LHS, RHS, Ctx);
 499   }
 500   static const MCBinaryExpr *createLShr(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 501                                        MCContext &Ctx) {
 502     return create(LShr, LHS, RHS, Ctx);
 503   }
 504   static const MCBinaryExpr *createSub(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 505                                        MCContext &Ctx) {
 506     return create(Sub, LHS, RHS, Ctx);
 507   }
 508   static const MCBinaryExpr *createXor(const MCExpr *LHS, const MCExpr *RHS,
 509                                        MCContext &Ctx) {
 510     return create(Xor, LHS, RHS, Ctx);
 511   }
 512
 513   /// @}
 514   /// \name Accessors
 515   /// @{
 516
 517   /// \brief Get the kind of this binary expression.
 518   Opcode getOpcode() const { return Op; }
 519
 520   /// \brief Get the left-hand side expression of the binary operator.
 521   const MCExpr *getLHS() const { return LHS; }
 522
 523   /// \brief Get the right-hand side expression of the binary operator.
 524   const MCExpr *getRHS() const { return RHS; }
 525
 526   /// @}
 527
 528   static bool classof(const MCExpr *E) {
 529     return E->getKind() == MCExpr::Binary;
 530   }
 531 };
 532
 533 /// \brief This is an extension point for target-specific MCExpr subclasses to
 534 /// implement.
 535 ///
 536 /// NOTE: All subclasses are required to have trivial destructors because
 537 /// MCExprs are bump pointer allocated and not destructed.
 538 class MCTargetExpr : public MCExpr {
 539   virtual void anchor();
 540 protected:
 541   MCTargetExpr() : MCExpr(Target, SMLoc()) {}
 542   virtual ~MCTargetExpr() {}
 543 public:
 544   virtual void printImpl(raw_ostream &OS, const MCAsmInfo *MAI) const = 0;
 545   virtual bool evaluateAsRelocatableImpl(MCValue &Res,
 546                                          const MCAsmLayout *Layout,
 547                                          const MCFixup *Fixup) const = 0;
 548   virtual void visitUsedExpr(MCStreamer& Streamer) const = 0;
 549   virtual MCFragment *findAssociatedFragment() const = 0;
 550
 551   virtual void fixELFSymbolsInTLSFixups(MCAssembler &) const = 0;
 552
 553   static bool classof(const MCExpr *E) {
 554     return E->getKind() == MCExpr::Target;
 555   }
 556 };
 557
 558 } // end namespace llvm
 559
 560 #endif