Home | History | Annotate | Line # | Download | only in libunwind
      1 //===-------------------------- DwarfInstructions.hpp ---------------------===//
      2 //
      3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
      4 //
      5 // This file is dual licensed under the MIT and the University of Illinois Open
      6 // Source Licenses. See LICENSE.TXT for details.
      7 //
      8 //
      9 //  Processor specific interpretation of DWARF unwind info.
     10 //
     11 //===----------------------------------------------------------------------===//
     12 
     13 #ifndef __DWARF_INSTRUCTIONS_HPP__
     14 #define __DWARF_INSTRUCTIONS_HPP__
     15 
     16 #include <cstdint>
     17 #include <cstdlib>
     18 
     19 #include "dwarf2.h"
     20 #include "AddressSpace.hpp"
     21 #include "Registers.hpp"
     22 #include "DwarfParser.hpp"
     23 
     24 namespace _Unwind {
     25 
     26 enum step_result {
     27   UNW_STEP_SUCCESS,
     28   UNW_STEP_END,
     29   UNW_STEP_FAILED
     30 };
     31 
     32 /// DwarfInstructions maps abtract dwarf unwind instructions to a particular
     33 /// architecture
     34 template <typename A, typename R> class DwarfInstructions {
     35 public:
     36   typedef typename A::pint_t pint_t;
     37   typedef typename A::sint_t sint_t;
     38 
     39   static step_result stepWithDwarf(A &, pint_t, pint_t, R &, unw_proc_info_t *);
     40 
     41 private:
     42   static pint_t evaluateExpression(pint_t, A &, const R &, pint_t);
     43   static pint_t
     44   getSavedRegister(A &, const R &, pint_t,
     45                    const typename CFI_Parser<A, R>::RegisterLocation &);
     46   static pint_t
     47   computeRegisterLocation(A &, const R &, pint_t,
     48                           const typename CFI_Parser<A, R>::RegisterLocation &);
     49 
     50   static int lastRestoreReg(const R &) { return R::LAST_RESTORE_REG; }
     51 
     52   static pint_t getCFA(A &addressSpace,
     53                        const typename CFI_Parser<A, R>::PrologInfo &prolog,
     54                        const R &registers) {
     55     if (prolog.cfaRegister != 0)
     56       return registers.getRegister(prolog.cfaRegister) +
     57              prolog.cfaRegisterOffset;
     58     if (prolog.cfaExpression != 0)
     59       return evaluateExpression(prolog.cfaExpression, addressSpace, registers,
     60                                 0);
     61     assert(0 && "getCFA(): unknown location");
     62     __builtin_unreachable();
     63   }
     64 };
     65 
     66 template <typename A, typename R>
     67 typename A::pint_t DwarfInstructions<A, R>::getSavedRegister(
     68     A &addressSpace, const R &registers, pint_t cfa,
     69     const typename CFI_Parser<A, R>::RegisterLocation &savedReg) {
     70   switch (savedReg.location) {
     71   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterInCFA:
     72     return addressSpace.getP(cfa + savedReg.value);
     73 
     74   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterAtExpression:
     75     return addressSpace.getP(
     76         evaluateExpression(savedReg.value, addressSpace, registers, cfa));
     77 
     78   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterIsExpression:
     79     return evaluateExpression(savedReg.value, addressSpace, registers, cfa);
     80 
     81   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterInRegister:
     82     return registers.getRegister(savedReg.value);
     83 
     84   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterUnused:
     85   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterOffsetFromCFA:
     86     assert(0 && "unsupported restore location for register");
     87   }
     88   __builtin_unreachable();
     89 }
     90 
     91 template <typename A, typename R>
     92 typename DwarfInstructions<A, R>::pint_t
     93 DwarfInstructions<A, R>::computeRegisterLocation(
     94     A &addressSpace, const R &registers, pint_t cfa,
     95     const typename CFI_Parser<A, R>::RegisterLocation &savedReg) {
     96   switch (savedReg.location) {
     97   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterInCFA:
     98     return cfa + savedReg.value;
     99 
    100   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterAtExpression:
    101     return evaluateExpression(savedReg.value, addressSpace, registers, cfa);
    102 
    103   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterIsExpression:
    104   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterUnused:
    105   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterOffsetFromCFA:
    106   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterInRegister:
    107     assert(0 && "unsupported restore location for float/vector register");
    108   }
    109   __builtin_unreachable();
    110 }
    111 
    112 template <typename A, typename R>
    113 step_result DwarfInstructions<A, R>::stepWithDwarf(A &addressSpace, pint_t pc,
    114                                                    pint_t fdeStart,
    115                                                    R &registers,
    116                                                    unw_proc_info_t *ctx) {
    117   typename CFI_Parser<A, R>::FDE_Info fdeInfo;
    118   typename CFI_Parser<A, R>::CIE_Info cieInfo;
    119   if (!CFI_Parser<A, R>::decodeFDE(addressSpace, fdeStart, &fdeInfo, &cieInfo,
    120                                    ctx))
    121     return UNW_STEP_FAILED;
    122 
    123   typename CFI_Parser<A, R>::PrologInfo prolog;
    124   if (!CFI_Parser<A, R>::parseFDEInstructions(addressSpace, fdeInfo, cieInfo,
    125                                               pc, &prolog, ctx))
    126     return UNW_STEP_FAILED;
    127 
    128   // Create working copy of the register set.
    129   R newRegisters = registers;
    130 
    131   // Get pointer to CFA by the architecture-specific code.
    132   pint_t cfa = getCFA(addressSpace, prolog, registers);
    133 
    134   // Restore registers according to DWARF instructions
    135   pint_t returnAddress = 0;
    136   for (int i = 0; i <= lastRestoreReg(newRegisters); ++i) {
    137     if (prolog.savedRegisters[i].location == CFI_Parser<A, R>::kRegisterUnused)
    138       continue;
    139     if (i == (int)cieInfo.returnAddressRegister)
    140       returnAddress = getSavedRegister(addressSpace, registers, cfa,
    141                                        prolog.savedRegisters[i]);
    142     else if (registers.validRegister(i))
    143       newRegisters.setRegister(i, getSavedRegister(addressSpace, registers, cfa,
    144                                                    prolog.savedRegisters[i]));
    145     else if (registers.validFloatVectorRegister(i))
    146       newRegisters.copyFloatVectorRegister(
    147           i, computeRegisterLocation(addressSpace, registers, cfa,
    148                                      prolog.savedRegisters[i]));
    149     else
    150       return UNW_STEP_FAILED;
    151   }
    152 
    153   // The CFA is defined as the stack pointer at the call site.
    154   // Therefore the SP is restored by setting it to the CFA.
    155   newRegisters.setSP(cfa);
    156   returnAddress += R::RETURN_OFFSET;
    157   returnAddress &= ~R::RETURN_MASK;
    158   newRegisters.setIP(returnAddress);
    159 
    160   // Now replace register set with the working copy.
    161   registers = newRegisters;
    162 
    163   return UNW_STEP_SUCCESS;
    164 }
    165 
    166 template <typename A, typename R>
    167 typename A::pint_t
    168 DwarfInstructions<A, R>::evaluateExpression(pint_t expression, A &addressSpace,
    169                                             const R &registers,
    170                                             pint_t initialStackValue) {
    171   pint_t p = expression;
    172   pint_t expressionEnd = expression + 20; // Rough estimate
    173   uint64_t length = addressSpace.getULEB128(p, expressionEnd);
    174   expressionEnd = p + length;
    175   pint_t stack[100];
    176   pint_t *sp = stack;
    177   *(++sp) = initialStackValue;
    178 
    179   while (p < expressionEnd) {
    180     uint8_t opcode = addressSpace.get8(p++);
    181     sint_t svalue;
    182     pint_t value;
    183     uint32_t reg;
    184     switch (opcode) {
    185     case DW_OP_addr:
    186       // push immediate address sized value
    187       value = addressSpace.getP(p);
    188       p += sizeof(pint_t);
    189       *(++sp) = value;
    190       break;
    191 
    192     case DW_OP_deref:
    193       // pop stack, dereference, push result
    194       value = *sp--;
    195       *(++sp) = addressSpace.getP(value);
    196       break;
    197 
    198     case DW_OP_const1u:
    199       // push immediate 1 byte value
    200       value = addressSpace.get8(p);
    201       p += 1;
    202       *(++sp) = value;
    203       break;
    204 
    205     case DW_OP_const1s:
    206       // push immediate 1 byte signed value
    207       svalue = (int8_t)addressSpace.get8(p);
    208       p += 1;
    209       *(++sp) = svalue;
    210       break;
    211 
    212     case DW_OP_const2u:
    213       // push immediate 2 byte value
    214       value = addressSpace.get16(p);
    215       p += 2;
    216       *(++sp) = value;
    217       break;
    218 
    219     case DW_OP_const2s:
    220       // push immediate 2 byte signed value
    221       svalue = (int16_t)addressSpace.get16(p);
    222       p += 2;
    223       *(++sp) = svalue;
    224       break;
    225 
    226     case DW_OP_const4u:
    227       // push immediate 4 byte value
    228       value = addressSpace.get32(p);
    229       p += 4;
    230       *(++sp) = value;
    231       break;
    232 
    233     case DW_OP_const4s:
    234       // push immediate 4 byte signed value
    235       svalue = (int32_t)addressSpace.get32(p);
    236       p += 4;
    237       *(++sp) = svalue;
    238       break;
    239 
    240     case DW_OP_const8u:
    241       // push immediate 8 byte value
    242       value = addressSpace.get64(p);
    243       p += 8;
    244       *(++sp) = value;
    245       break;
    246 
    247     case DW_OP_const8s:
    248       // push immediate 8 byte signed value
    249       value = (int32_t)addressSpace.get64(p);
    250       p += 8;
    251       *(++sp) = value;
    252       break;
    253 
    254     case DW_OP_constu:
    255       // push immediate ULEB128 value
    256       value = addressSpace.getULEB128(p, expressionEnd);
    257       *(++sp) = value;
    258       break;
    259 
    260     case DW_OP_consts:
    261       // push immediate SLEB128 value
    262       svalue = addressSpace.getSLEB128(p, expressionEnd);
    263       *(++sp) = svalue;
    264       break;
    265 
    266     case DW_OP_dup:
    267       // push top of stack
    268       value = *sp;
    269       *(++sp) = value;
    270       break;
    271 
    272     case DW_OP_drop:
    273       // pop
    274       --sp;
    275       break;
    276 
    277     case DW_OP_over:
    278       // dup second
    279       value = sp[-1];
    280       *(++sp) = value;
    281       break;
    282 
    283     case DW_OP_pick:
    284       // pick from
    285       reg = addressSpace.get8(p);
    286       p += 1;
    287       value = sp[-reg];
    288       *(++sp) = value;
    289       break;
    290 
    291     case DW_OP_swap:
    292       // swap top two
    293       value = sp[0];
    294       sp[0] = sp[-1];
    295       sp[-1] = value;
    296       break;
    297 
    298     case DW_OP_rot:
    299       // rotate top three
    300       value = sp[0];
    301       sp[0] = sp[-1];
    302       sp[-1] = sp[-2];
    303       sp[-2] = value;
    304       break;
    305 
    306     case DW_OP_xderef:
    307       // pop stack, dereference, push result
    308       value = *sp--;
    309       *sp = *((uint64_t *)value);
    310       break;
    311 
    312     case DW_OP_abs:
    313       svalue = *sp;
    314       if (svalue < 0)
    315         *sp = -svalue;
    316       break;
    317 
    318     case DW_OP_and:
    319       value = *sp--;
    320       *sp &= value;
    321       break;
    322 
    323     case DW_OP_div:
    324       svalue = *sp--;
    325       *sp = *sp / svalue;
    326       break;
    327 
    328     case DW_OP_minus:
    329       svalue = *sp--;
    330       *sp = *sp - svalue;
    331       break;
    332 
    333     case DW_OP_mod:
    334       svalue = *sp--;
    335       *sp = *sp % svalue;
    336       break;
    337 
    338     case DW_OP_mul:
    339       svalue = *sp--;
    340       *sp = *sp * svalue;
    341       break;
    342 
    343     case DW_OP_neg:
    344       *sp = 0 - *sp;
    345       break;
    346 
    347     case DW_OP_not:
    348       svalue = *sp;
    349       *sp = ~svalue;
    350       break;
    351 
    352     case DW_OP_or:
    353       value = *sp--;
    354       *sp |= value;
    355       break;
    356 
    357     case DW_OP_plus:
    358       value = *sp--;
    359       *sp += value;
    360       break;
    361 
    362     case DW_OP_plus_uconst:
    363       // pop stack, add uelb128 constant, push result
    364       *sp += addressSpace.getULEB128(p, expressionEnd);
    365       break;
    366 
    367     case DW_OP_shl:
    368       value = *sp--;
    369       *sp = *sp << value;
    370       break;
    371 
    372     case DW_OP_shr:
    373       value = *sp--;
    374       *sp = *sp >> value;
    375       break;
    376 
    377     case DW_OP_shra:
    378       value = *sp--;
    379       svalue = *sp;
    380       *sp = svalue >> value;
    381       break;
    382 
    383     case DW_OP_xor:
    384       value = *sp--;
    385       *sp ^= value;
    386       break;
    387 
    388     case DW_OP_skip:
    389       svalue = (int16_t)addressSpace.get16(p);
    390       p += 2;
    391       p += svalue;
    392       break;
    393 
    394     case DW_OP_bra:
    395       svalue = (int16_t)addressSpace.get16(p);
    396       p += 2;
    397       if (*sp--)
    398         p += svalue;
    399       break;
    400 
    401     case DW_OP_eq:
    402       value = *sp--;
    403       *sp = (*sp == value);
    404       break;
    405 
    406     case DW_OP_ge:
    407       value = *sp--;
    408       *sp = (*sp >= value);
    409       break;
    410 
    411     case DW_OP_gt:
    412       value = *sp--;
    413       *sp = (*sp > value);
    414       break;
    415 
    416     case DW_OP_le:
    417       value = *sp--;
    418       *sp = (*sp <= value);
    419       break;
    420 
    421     case DW_OP_lt:
    422       value = *sp--;
    423       *sp = (*sp < value);
    424       break;
    425 
    426     case DW_OP_ne:
    427       value = *sp--;
    428       *sp = (*sp != value);
    429       break;
    430 
    431     case DW_OP_lit0:
    432     case DW_OP_lit1:
    433     case DW_OP_lit2:
    434     case DW_OP_lit3:
    435     case DW_OP_lit4:
    436     case DW_OP_lit5:
    437     case DW_OP_lit6:
    438     case DW_OP_lit7:
    439     case DW_OP_lit8:
    440     case DW_OP_lit9:
    441     case DW_OP_lit10:
    442     case DW_OP_lit11:
    443     case DW_OP_lit12:
    444     case DW_OP_lit13:
    445     case DW_OP_lit14:
    446     case DW_OP_lit15:
    447     case DW_OP_lit16:
    448     case DW_OP_lit17:
    449     case DW_OP_lit18:
    450     case DW_OP_lit19:
    451     case DW_OP_lit20:
    452     case DW_OP_lit21:
    453     case DW_OP_lit22:
    454     case DW_OP_lit23:
    455     case DW_OP_lit24:
    456     case DW_OP_lit25:
    457     case DW_OP_lit26:
    458     case DW_OP_lit27:
    459     case DW_OP_lit28:
    460     case DW_OP_lit29:
    461     case DW_OP_lit30:
    462     case DW_OP_lit31:
    463       value = opcode - DW_OP_lit0;
    464       *(++sp) = value;
    465       break;
    466 
    467     case DW_OP_reg0:
    468     case DW_OP_reg1:
    469     case DW_OP_reg2:
    470     case DW_OP_reg3:
    471     case DW_OP_reg4:
    472     case DW_OP_reg5:
    473     case DW_OP_reg6:
    474     case DW_OP_reg7:
    475     case DW_OP_reg8:
    476     case DW_OP_reg9:
    477     case DW_OP_reg10:
    478     case DW_OP_reg11:
    479     case DW_OP_reg12:
    480     case DW_OP_reg13:
    481     case DW_OP_reg14:
    482     case DW_OP_reg15:
    483     case DW_OP_reg16:
    484     case DW_OP_reg17:
    485     case DW_OP_reg18:
    486     case DW_OP_reg19:
    487     case DW_OP_reg20:
    488     case DW_OP_reg21:
    489     case DW_OP_reg22:
    490     case DW_OP_reg23:
    491     case DW_OP_reg24:
    492     case DW_OP_reg25:
    493     case DW_OP_reg26:
    494     case DW_OP_reg27:
    495     case DW_OP_reg28:
    496     case DW_OP_reg29:
    497     case DW_OP_reg30:
    498     case DW_OP_reg31:
    499       reg = opcode - DW_OP_reg0;
    500       *(++sp) = registers.getRegister(reg);
    501       break;
    502 
    503     case DW_OP_regx:
    504       reg = addressSpace.getULEB128(p, expressionEnd);
    505       *(++sp) = registers.getRegister(reg);
    506       break;
    507 
    508     case DW_OP_breg0:
    509     case DW_OP_breg1:
    510     case DW_OP_breg2:
    511     case DW_OP_breg3:
    512     case DW_OP_breg4:
    513     case DW_OP_breg5:
    514     case DW_OP_breg6:
    515     case DW_OP_breg7:
    516     case DW_OP_breg8:
    517     case DW_OP_breg9:
    518     case DW_OP_breg10:
    519     case DW_OP_breg11:
    520     case DW_OP_breg12:
    521     case DW_OP_breg13:
    522     case DW_OP_breg14:
    523     case DW_OP_breg15:
    524     case DW_OP_breg16:
    525     case DW_OP_breg17:
    526     case DW_OP_breg18:
    527     case DW_OP_breg19:
    528     case DW_OP_breg20:
    529     case DW_OP_breg21:
    530     case DW_OP_breg22:
    531     case DW_OP_breg23:
    532     case DW_OP_breg24:
    533     case DW_OP_breg25:
    534     case DW_OP_breg26:
    535     case DW_OP_breg27:
    536     case DW_OP_breg28:
    537     case DW_OP_breg29:
    538     case DW_OP_breg30:
    539     case DW_OP_breg31:
    540       reg = opcode - DW_OP_breg0;
    541       svalue = addressSpace.getSLEB128(p, expressionEnd);
    542       *(++sp) = registers.getRegister(reg) + svalue;
    543       break;
    544 
    545     case DW_OP_bregx:
    546       reg = addressSpace.getULEB128(p, expressionEnd);
    547       svalue = addressSpace.getSLEB128(p, expressionEnd);
    548       *(++sp) = registers.getRegister(reg) + svalue;
    549       break;
    550 
    551     case DW_OP_deref_size:
    552       // pop stack, dereference, push result
    553       value = *sp--;
    554       switch (addressSpace.get8(p++)) {
    555       case 1:
    556         value = addressSpace.get8(value);
    557         break;
    558       case 2:
    559         value = addressSpace.get16(value);
    560         break;
    561       case 4:
    562         value = addressSpace.get32(value);
    563         break;
    564       case 8:
    565         value = addressSpace.get64(value);
    566         break;
    567       default:
    568         assert(0 && "DW_OP_deref_size with bad size");
    569       }
    570       *(++sp) = value;
    571       break;
    572 
    573     case DW_OP_fbreg:
    574     case DW_OP_piece:
    575     case DW_OP_xderef_size:
    576     case DW_OP_nop:
    577     case DW_OP_push_object_addres:
    578     case DW_OP_call2:
    579     case DW_OP_call4:
    580     case DW_OP_call_ref:
    581     default:
    582       assert(0 && "dwarf opcode not implemented");
    583     }
    584   }
    585   return *sp;
    586 }
    587 
    588 } // namespace _Unwind
    589 
    590 #endif // __DWARF_INSTRUCTIONS_HPP__
    591