Home | History | Annotate | Line # | Download | only in libunwind
DwarfInstructions.hpp revision 1.2
      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   static bool isReturnAddressRegister(int regno, const R &) {
     52     return regno == R::IP_PSEUDO_REG;
     53   }
     54 
     55   static pint_t getCFA(A &addressSpace,
     56                        const typename CFI_Parser<A, R>::PrologInfo &prolog,
     57                        const R &registers) {
     58     if (prolog.cfaRegister != 0)
     59       return registers.getRegister(prolog.cfaRegister) +
     60              prolog.cfaRegisterOffset;
     61     if (prolog.cfaExpression != 0)
     62       return evaluateExpression(prolog.cfaExpression, addressSpace, registers,
     63                                 0);
     64     assert(0 && "getCFA(): unknown location");
     65     __builtin_unreachable();
     66   }
     67 };
     68 
     69 template <typename A, typename R>
     70 typename A::pint_t DwarfInstructions<A, R>::getSavedRegister(
     71     A &addressSpace, const R &registers, pint_t cfa,
     72     const typename CFI_Parser<A, R>::RegisterLocation &savedReg) {
     73   switch (savedReg.location) {
     74   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterInCFA:
     75     return addressSpace.getP(cfa + savedReg.value);
     76 
     77   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterAtExpression:
     78     return addressSpace.getP(
     79         evaluateExpression(savedReg.value, addressSpace, registers, cfa));
     80 
     81   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterIsExpression:
     82     return evaluateExpression(savedReg.value, addressSpace, registers, cfa);
     83 
     84   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterInRegister:
     85     return registers.getRegister(savedReg.value);
     86 
     87   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterUnused:
     88   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterOffsetFromCFA:
     89     assert(0 && "unsupported restore location for register");
     90   }
     91   __builtin_unreachable();
     92 }
     93 
     94 template <typename A, typename R>
     95 typename DwarfInstructions<A, R>::pint_t
     96 DwarfInstructions<A, R>::computeRegisterLocation(
     97     A &addressSpace, const R &registers, pint_t cfa,
     98     const typename CFI_Parser<A, R>::RegisterLocation &savedReg) {
     99   switch (savedReg.location) {
    100   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterInCFA:
    101     return cfa + savedReg.value;
    102 
    103   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterAtExpression:
    104     return evaluateExpression(savedReg.value, addressSpace, registers, cfa);
    105 
    106   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterIsExpression:
    107   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterUnused:
    108   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterOffsetFromCFA:
    109   case CFI_Parser<A, R>::kRegisterInRegister:
    110     assert(0 && "unsupported restore location for float/vector register");
    111   }
    112   __builtin_unreachable();
    113 }
    114 
    115 template <typename A, typename R>
    116 step_result DwarfInstructions<A, R>::stepWithDwarf(A &addressSpace, pint_t pc,
    117                                                    pint_t fdeStart,
    118                                                    R &registers,
    119                                                    unw_proc_info_t *ctx) {
    120   typename CFI_Parser<A, R>::FDE_Info fdeInfo;
    121   typename CFI_Parser<A, R>::CIE_Info cieInfo;
    122   if (!CFI_Parser<A, R>::decodeFDE(addressSpace, fdeStart, &fdeInfo, &cieInfo,
    123                                    ctx))
    124     return UNW_STEP_FAILED;
    125 
    126   typename CFI_Parser<A, R>::PrologInfo prolog;
    127   if (!CFI_Parser<A, R>::parseFDEInstructions(addressSpace, fdeInfo, cieInfo,
    128                                               pc, &prolog, ctx))
    129     return UNW_STEP_FAILED;
    130 
    131   // Create working copy of the register set.
    132   R newRegisters = registers;
    133 
    134   // Get pointer to CFA by the architecture-specific code.
    135   pint_t cfa = getCFA(addressSpace, prolog, registers);
    136 
    137   // Restore registers according to DWARF instructions
    138   pint_t returnAddress = 0;
    139   for (int i = 0; i <= lastRestoreReg(newRegisters); ++i) {
    140     if (prolog.savedRegisters[i].location == CFI_Parser<A, R>::kRegisterUnused)
    141       continue;
    142     if (isReturnAddressRegister(i, registers))
    143       returnAddress = getSavedRegister(addressSpace, registers, cfa,
    144                                        prolog.savedRegisters[i]);
    145     else if (registers.validRegister(i))
    146       newRegisters.setRegister(i, getSavedRegister(addressSpace, registers, cfa,
    147                                                    prolog.savedRegisters[i]));
    148     else if (registers.validFloatVectorRegister(i))
    149       newRegisters.copyFloatVectorRegister(
    150           i, computeRegisterLocation(addressSpace, registers, cfa,
    151                                      prolog.savedRegisters[i]));
    152     else
    153       return UNW_STEP_FAILED;
    154   }
    155 
    156   // The CFA is defined as the stack pointer at the call site.
    157   // Therefore the SP is restored by setting it to the CFA.
    158   newRegisters.setSP(cfa);
    159   newRegisters.setIP(returnAddress);
    160 
    161   // Now replace register set with the working copy.
    162   registers = newRegisters;
    163 
    164   return UNW_STEP_SUCCESS;
    165 }
    166 
    167 template <typename A, typename R>
    168 typename A::pint_t
    169 DwarfInstructions<A, R>::evaluateExpression(pint_t expression, A &addressSpace,
    170                                             const R &registers,
    171                                             pint_t initialStackValue) {
    172   pint_t p = expression;
    173   pint_t expressionEnd = expression + 20; // Rough estimate
    174   uint64_t length = addressSpace.getULEB128(p, expressionEnd);
    175   expressionEnd = p + length;
    176   pint_t stack[100];
    177   pint_t *sp = stack;
    178   *(++sp) = initialStackValue;
    179 
    180   while (p < expressionEnd) {
    181     uint8_t opcode = addressSpace.get8(p++);
    182     sint_t svalue;
    183     pint_t value;
    184     uint32_t reg;
    185     switch (opcode) {
    186     case DW_OP_addr:
    187       // push immediate address sized value
    188       value = addressSpace.getP(p);
    189       p += sizeof(pint_t);
    190       *(++sp) = value;
    191       break;
    192 
    193     case DW_OP_deref:
    194       // pop stack, dereference, push result
    195       value = *sp--;
    196       *(++sp) = addressSpace.getP(value);
    197       break;
    198 
    199     case DW_OP_const1u:
    200       // push immediate 1 byte value
    201       value = addressSpace.get8(p);
    202       p += 1;
    203       *(++sp) = value;
    204       break;
    205 
    206     case DW_OP_const1s:
    207       // push immediate 1 byte signed value
    208       svalue = (int8_t)addressSpace.get8(p);
    209       p += 1;
    210       *(++sp) = svalue;
    211       break;
    212 
    213     case DW_OP_const2u:
    214       // push immediate 2 byte value
    215       value = addressSpace.get16(p);
    216       p += 2;
    217       *(++sp) = value;
    218       break;
    219 
    220     case DW_OP_const2s:
    221       // push immediate 2 byte signed value
    222       svalue = (int16_t)addressSpace.get16(p);
    223       p += 2;
    224       *(++sp) = svalue;
    225       break;
    226 
    227     case DW_OP_const4u:
    228       // push immediate 4 byte value
    229       value = addressSpace.get32(p);
    230       p += 4;
    231       *(++sp) = value;
    232       break;
    233 
    234     case DW_OP_const4s:
    235       // push immediate 4 byte signed value
    236       svalue = (int32_t)addressSpace.get32(p);
    237       p += 4;
    238       *(++sp) = svalue;
    239       break;
    240 
    241     case DW_OP_const8u:
    242       // push immediate 8 byte value
    243       value = addressSpace.get64(p);
    244       p += 8;
    245       *(++sp) = value;
    246       break;
    247 
    248     case DW_OP_const8s:
    249       // push immediate 8 byte signed value
    250       value = (int32_t)addressSpace.get64(p);
    251       p += 8;
    252       *(++sp) = value;
    253       break;
    254 
    255     case DW_OP_constu:
    256       // push immediate ULEB128 value
    257       value = addressSpace.getULEB128(p, expressionEnd);
    258       *(++sp) = value;
    259       break;
    260 
    261     case DW_OP_consts:
    262       // push immediate SLEB128 value
    263       svalue = addressSpace.getSLEB128(p, expressionEnd);
    264       *(++sp) = svalue;
    265       break;
    266 
    267     case DW_OP_dup:
    268       // push top of stack
    269       value = *sp;
    270       *(++sp) = value;
    271       break;
    272 
    273     case DW_OP_drop:
    274       // pop
    275       --sp;
    276       break;
    277 
    278     case DW_OP_over:
    279       // dup second
    280       value = sp[-1];
    281       *(++sp) = value;
    282       break;
    283 
    284     case DW_OP_pick:
    285       // pick from
    286       reg = addressSpace.get8(p);
    287       p += 1;
    288       value = sp[-reg];
    289       *(++sp) = value;
    290       break;
    291 
    292     case DW_OP_swap:
    293       // swap top two
    294       value = sp[0];
    295       sp[0] = sp[-1];
    296       sp[-1] = value;
    297       break;
    298 
    299     case DW_OP_rot:
    300       // rotate top three
    301       value = sp[0];
    302       sp[0] = sp[-1];
    303       sp[-1] = sp[-2];
    304       sp[-2] = value;
    305       break;
    306 
    307     case DW_OP_xderef:
    308       // pop stack, dereference, push result
    309       value = *sp--;
    310       *sp = *((uint64_t *)value);
    311       break;
    312 
    313     case DW_OP_abs:
    314       svalue = *sp;
    315       if (svalue < 0)
    316         *sp = -svalue;
    317       break;
    318 
    319     case DW_OP_and:
    320       value = *sp--;
    321       *sp &= value;
    322       break;
    323 
    324     case DW_OP_div:
    325       svalue = *sp--;
    326       *sp = *sp / svalue;
    327       break;
    328 
    329     case DW_OP_minus:
    330       svalue = *sp--;
    331       *sp = *sp - svalue;
    332       break;
    333 
    334     case DW_OP_mod:
    335       svalue = *sp--;
    336       *sp = *sp % svalue;
    337       break;
    338 
    339     case DW_OP_mul:
    340       svalue = *sp--;
    341       *sp = *sp * svalue;
    342       break;
    343 
    344     case DW_OP_neg:
    345       *sp = 0 - *sp;
    346       break;
    347 
    348     case DW_OP_not:
    349       svalue = *sp;
    350       *sp = ~svalue;
    351       break;
    352 
    353     case DW_OP_or:
    354       value = *sp--;
    355       *sp |= value;
    356       break;
    357 
    358     case DW_OP_plus:
    359       value = *sp--;
    360       *sp += value;
    361       break;
    362 
    363     case DW_OP_plus_uconst:
    364       // pop stack, add uelb128 constant, push result
    365       *sp += addressSpace.getULEB128(p, expressionEnd);
    366       break;
    367 
    368     case DW_OP_shl:
    369       value = *sp--;
    370       *sp = *sp << value;
    371       break;
    372 
    373     case DW_OP_shr:
    374       value = *sp--;
    375       *sp = *sp >> value;
    376       break;
    377 
    378     case DW_OP_shra:
    379       value = *sp--;
    380       svalue = *sp;
    381       *sp = svalue >> value;
    382       break;
    383 
    384     case DW_OP_xor:
    385       value = *sp--;
    386       *sp ^= value;
    387       break;
    388 
    389     case DW_OP_skip:
    390       svalue = (int16_t)addressSpace.get16(p);
    391       p += 2;
    392       p += svalue;
    393       break;
    394 
    395     case DW_OP_bra:
    396       svalue = (int16_t)addressSpace.get16(p);
    397       p += 2;
    398       if (*sp--)
    399         p += svalue;
    400       break;
    401 
    402     case DW_OP_eq:
    403       value = *sp--;
    404       *sp = (*sp == value);
    405       break;
    406 
    407     case DW_OP_ge:
    408       value = *sp--;
    409       *sp = (*sp >= value);
    410       break;
    411 
    412     case DW_OP_gt:
    413       value = *sp--;
    414       *sp = (*sp > value);
    415       break;
    416 
    417     case DW_OP_le:
    418       value = *sp--;
    419       *sp = (*sp <= value);
    420       break;
    421 
    422     case DW_OP_lt:
    423       value = *sp--;
    424       *sp = (*sp < value);
    425       break;
    426 
    427     case DW_OP_ne:
    428       value = *sp--;
    429       *sp = (*sp != value);
    430       break;
    431 
    432     case DW_OP_lit0:
    433     case DW_OP_lit1:
    434     case DW_OP_lit2:
    435     case DW_OP_lit3:
    436     case DW_OP_lit4:
    437     case DW_OP_lit5:
    438     case DW_OP_lit6:
    439     case DW_OP_lit7:
    440     case DW_OP_lit8:
    441     case DW_OP_lit9:
    442     case DW_OP_lit10:
    443     case DW_OP_lit11:
    444     case DW_OP_lit12:
    445     case DW_OP_lit13:
    446     case DW_OP_lit14:
    447     case DW_OP_lit15:
    448     case DW_OP_lit16:
    449     case DW_OP_lit17:
    450     case DW_OP_lit18:
    451     case DW_OP_lit19:
    452     case DW_OP_lit20:
    453     case DW_OP_lit21:
    454     case DW_OP_lit22:
    455     case DW_OP_lit23:
    456     case DW_OP_lit24:
    457     case DW_OP_lit25:
    458     case DW_OP_lit26:
    459     case DW_OP_lit27:
    460     case DW_OP_lit28:
    461     case DW_OP_lit29:
    462     case DW_OP_lit30:
    463     case DW_OP_lit31:
    464       value = opcode - DW_OP_lit0;
    465       *(++sp) = value;
    466       break;
    467 
    468     case DW_OP_reg0:
    469     case DW_OP_reg1:
    470     case DW_OP_reg2:
    471     case DW_OP_reg3:
    472     case DW_OP_reg4:
    473     case DW_OP_reg5:
    474     case DW_OP_reg6:
    475     case DW_OP_reg7:
    476     case DW_OP_reg8:
    477     case DW_OP_reg9:
    478     case DW_OP_reg10:
    479     case DW_OP_reg11:
    480     case DW_OP_reg12:
    481     case DW_OP_reg13:
    482     case DW_OP_reg14:
    483     case DW_OP_reg15:
    484     case DW_OP_reg16:
    485     case DW_OP_reg17:
    486     case DW_OP_reg18:
    487     case DW_OP_reg19:
    488     case DW_OP_reg20:
    489     case DW_OP_reg21:
    490     case DW_OP_reg22:
    491     case DW_OP_reg23:
    492     case DW_OP_reg24:
    493     case DW_OP_reg25:
    494     case DW_OP_reg26:
    495     case DW_OP_reg27:
    496     case DW_OP_reg28:
    497     case DW_OP_reg29:
    498     case DW_OP_reg30:
    499     case DW_OP_reg31:
    500       reg = opcode - DW_OP_reg0;
    501       *(++sp) = registers.getRegister(reg);
    502       break;
    503 
    504     case DW_OP_regx:
    505       reg = addressSpace.getULEB128(p, expressionEnd);
    506       *(++sp) = registers.getRegister(reg);
    507       break;
    508 
    509     case DW_OP_breg0:
    510     case DW_OP_breg1:
    511     case DW_OP_breg2:
    512     case DW_OP_breg3:
    513     case DW_OP_breg4:
    514     case DW_OP_breg5:
    515     case DW_OP_breg6:
    516     case DW_OP_breg7:
    517     case DW_OP_breg8:
    518     case DW_OP_breg9:
    519     case DW_OP_breg10:
    520     case DW_OP_breg11:
    521     case DW_OP_breg12:
    522     case DW_OP_breg13:
    523     case DW_OP_breg14:
    524     case DW_OP_breg15:
    525     case DW_OP_breg16:
    526     case DW_OP_breg17:
    527     case DW_OP_breg18:
    528     case DW_OP_breg19:
    529     case DW_OP_breg20:
    530     case DW_OP_breg21:
    531     case DW_OP_breg22:
    532     case DW_OP_breg23:
    533     case DW_OP_breg24:
    534     case DW_OP_breg25:
    535     case DW_OP_breg26:
    536     case DW_OP_breg27:
    537     case DW_OP_breg28:
    538     case DW_OP_breg29:
    539     case DW_OP_breg30:
    540     case DW_OP_breg31:
    541       reg = opcode - DW_OP_breg0;
    542       svalue = addressSpace.getSLEB128(p, expressionEnd);
    543       *(++sp) = registers.getRegister(reg) + svalue;
    544       break;
    545 
    546     case DW_OP_bregx:
    547       reg = addressSpace.getULEB128(p, expressionEnd);
    548       svalue = addressSpace.getSLEB128(p, expressionEnd);
    549       *(++sp) = registers.getRegister(reg) + svalue;
    550       break;
    551 
    552     case DW_OP_deref_size:
    553       // pop stack, dereference, push result
    554       value = *sp--;
    555       switch (addressSpace.get8(p++)) {
    556       case 1:
    557         value = addressSpace.get8(value);
    558         break;
    559       case 2:
    560         value = addressSpace.get16(value);
    561         break;
    562       case 4:
    563         value = addressSpace.get32(value);
    564         break;
    565       case 8:
    566         value = addressSpace.get64(value);
    567         break;
    568       default:
    569         assert(0 && "DW_OP_deref_size with bad size");
    570       }
    571       *(++sp) = value;
    572       break;
    573 
    574     case DW_OP_fbreg:
    575     case DW_OP_piece:
    576     case DW_OP_xderef_size:
    577     case DW_OP_nop:
    578     case DW_OP_push_object_addres:
    579     case DW_OP_call2:
    580     case DW_OP_call4:
    581     case DW_OP_call_ref:
    582     default:
    583       assert(0 && "dwarf opcode not implemented");
    584     }
    585   }
    586   return *sp;
    587 }
    588 
    589 } // namespace _Unwind
    590 
    591 #endif // __DWARF_INSTRUCTIONS_HPP__
    592