]> Git Repo - binutils.git/blob - bfd/reloc.c
target file for h8300
[binutils.git] / bfd / reloc.c
1 /* BFD support for handling relocation entries.
2    Copyright (C) 1990-1991 Free Software Foundation, Inc.
3    Written by Cygnus Support.
4
5 This file is part of BFD, the Binary File Descriptor library.
6
7 This program is free software; you can redistribute it and/or modify
8 it under the terms of the GNU General Public License as published by
9 the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
10 (at your option) any later version.
11
12 This program is distributed in the hope that it will be useful,
13 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15 GNU General Public License for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with this program; if not, write to the Free Software
19 Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.  */
20
21 /*
22 SECTION
23         Relocations
24
25 DESCRIPTION
26         BFD maintains relocations in much the same was as it maintains
27         symbols; they are left alone until required, then read in
28         en-mass and traslated into an internal form. There is a common
29         routine <<bfd_perform_relocation>> which acts upon the
30         canonical form to to the actual fixup.
31
32         Note that relocations are maintained on a per section basis,
33         whilst symbols are maintained on a per BFD basis.
34
35         All a back end has to do to fit the BFD interface is to create
36         as many <<struct reloc_cache_entry>> as there are relocations
37         in a particuar section, and fill in the right bits:
38
39 @menu
40 * typedef arelent::
41 * howto manager::
42 @end menu
43
44 */
45 #include "bfd.h"
46 #include "sysdep.h"
47 #include "libbfd.h"
48 /*doc*
49 @node typedef arelent, howto manager, Relocations, Relocations
50
51 SUBSECTION
52         typedef arelent
53
54 */
55
56 /*
57 FUNCTION
58         bfd_perform_relocation
59
60 DESCRIPTION
61         The relocation routine returns as a status an enumerated type:
62
63 .typedef enum bfd_reloc_status {
64         No errors detected
65
66 .  bfd_reloc_ok,
67
68         The relocation was performed, but there was an overflow.
69
70 .  bfd_reloc_overflow,
71
72         The address to relocate was not within the section supplied
73
74 .  bfd_reloc_outofrange,
75
76         Used by special functions
77
78 .  bfd_reloc_continue,
79
80         Unused 
81
82 .  bfd_reloc_notsupported,
83
84         Unsupported relocation size requested. 
85
86 .  bfd_reloc_other,
87
88         The symbol to relocate against was undefined.
89
90 .  bfd_reloc_undefined,
91
92         The relocation was performed, but may not be ok - presently
93         generated only when linking i960 coff files with i960 b.out symbols.
94
95 .  bfd_reloc_dangerous
96 .   }
97 . bfd_reloc_status_type;
98
99
100 .typedef struct reloc_cache_entry 
101 .{
102
103         A pointer into the canonical table of pointers 
104
105 .  struct symbol_cache_entry **sym_ptr_ptr;
106
107         offset in section                 
108
109 .  rawdata_offset address;
110
111         addend for relocation value        
112
113 .  bfd_vma addend;    
114
115         if sym is null this is the section 
116
117 .  struct sec *section;
118
119         Pointer to how to perform the required relocation
120
121 .  CONST struct reloc_howto_struct *howto;
122 .} arelent;
123
124
125 */
126
127 /*
128 DESCRIPTION
129
130         o sym_ptr_ptr
131         The symbol table pointer points to a pointer to the symbol
132         associated with the relocation request. This would naturally
133         be the pointer into the table returned by the back end's
134         get_symtab action. @xref{Symbols}. The symbol is referenced
135         through a pointer to a pointer so that tools like the linker
136         can fix up all the symbols of the same name by modifying only
137         one pointer. The relocation routine looks in the symbol and
138         uses the base of the section the symbol is attached to and the
139         value of the symbol as the initial relocation offset. If the
140         symbol pointer is zero, then the section provided is looked up.
141
142         o address
143         The address field gives the offset in bytes from the base of
144         the section data which owns the relocation record to the first
145         byte of relocatable information. The actual data relocated
146         will be relative to this point - for example, a relocation
147         type which modifies the bottom two bytes of a four byte word
148         would not touch the first byte pointed to in a big endian
149         world. @item addend The addend is a value provided by the back
150         end to be added (!) to the relocation offset. Its
151         interpretation is dependent upon the howto. For example, on
152         the 68k the code:
153
154 EXAMPLE
155
156         char foo[];
157         main()
158                 {
159                 return foo[0x12345678];
160                 }
161
162 DESCRIPTION
163         Could be compiled into:
164
165 EXAMPLE
166         linkw fp,#-4
167         moveb @@#12345678,d0
168         extbl d0
169         unlk fp
170         rts
171
172 DESCRIPTION
173
174         This could create a reloc pointing to foo, but leave the
175         offset in the data (something like)
176
177 EXAMPLE
178 RELOCATION RECORDS FOR [.text]:
179 offset   type      value 
180 00000006 32        _foo
181
182 00000000 4e56 fffc          ; linkw fp,#-4
183 00000004 1039 1234 5678     ; moveb @@#12345678,d0
184 0000000a 49c0               ; extbl d0
185 0000000c 4e5e               ; unlk fp
186 0000000e 4e75               ; rts
187 DESCRIPTION
188
189         Using coff and an 88k, some instructions don't have enough
190         space in them to represent the full address range, and
191         pointers have to be loaded in two parts. So you'd get something like:
192
193 EXAMPLE
194         or.u     r13,r0,hi16(_foo+0x12345678)
195         ld.b     r2,r13,lo16(_foo+0x12345678)
196         jmp      r1
197
198 DESCRIPTION
199         This whould create two relocs, both pointing to _foo, and with
200         0x12340000 in their addend field. The data would consist of:
201
202 EXAMPLE
203 RELOCATION RECORDS FOR [.text]:
204 offset   type      value 
205 00000002 HVRT16    _foo+0x12340000
206 00000006 LVRT16    _foo+0x12340000
207
208 00000000 5da05678           ; or.u r13,r0,0x5678
209 00000004 1c4d5678           ; ld.b r2,r13,0x5678
210 00000008 f400c001           ; jmp r1
211
212 DESCRIPTION
213         The relocation routine digs out the value from the data, adds
214         it to the addend to get the original offset and then adds the
215         value of _foo. Note that all 32 bits have to be kept around
216         somewhere, to cope with carry from bit 15 to bit 16.
217
218         On further example is the sparc and the a.out format. The
219         sparc has a similar problem to the 88k, in that some
220         instructions don't have room for an entire offset, but on the
221         sparc the parts are created odd sized lumps. The designers of
222         the a.out format chose not to use the data within the section
223         for storing part of the offset; all the offset is kept within
224         the reloc. Any thing in the data should be ignored. 
225 EXAMPLE
226         save %sp,-112,%sp
227         sethi %hi(_foo+0x12345678),%g2
228         ldsb [%g2+%lo(_foo+0x12345678)],%i0
229         ret
230         restore
231
232 DESCRIPTION
233         Both relocs contains a pointer to foo, and the offsets would
234         contain junk.
235
236 EXAMPLE
237
238 RELOCATION RECORDS FOR [.text]:
239 offset   type      value 
240 00000004 HI22      _foo+0x12345678
241 00000008 LO10      _foo+0x12345678
242
243 00000000 9de3bf90     ; save %sp,-112,%sp
244 00000004 05000000     ; sethi %hi(_foo+0),%g2
245 00000008 f048a000     ; ldsb [%g2+%lo(_foo+0)],%i0
246 0000000c 81c7e008     ; ret
247 00000010 81e80000     ; restore
248
249 DESCRIPTION
250
251         o section  
252         The section field is only used when the symbol pointer field
253         is null. It supplies the section into which the data should be
254         relocated. The field's main use comes from assemblers which do
255         most of the symbol fixups themselves; an assembler may take an
256         internal reference to a label, but since it knows where the
257         label is, it can turn the relocation request from a symbol
258         lookup into a section relative relocation - the relocation
259         emitted has no symbol, just a section to relocate against. I'm
260         not sure what it means when both a symbol pointer an a section
261         pointer are present. Some formats use this sort of mechanism
262         to describe PIC relocations, but BFD can't to that sort of
263         thing yet. @item howto The howto field can be imagined as a
264         relocation instruction. It is a pointer to a struct which
265         contains information on what to do with all the other
266         information in the reloc record and data section. A back end
267         would normally have a relocation instruction set and turn
268         relocations into pointers to the correct structure on input -
269         but it would be possible to create each howto field on demand.
270         
271 */
272
273
274 /*
275 SUBSUBSECTION 
276         <<reloc_howto_type>>
277
278 DESCRIPTION
279         The <<reloc_howto_type>> is a structure which contains all the
280         information that BFD needs to know to tie up a back end's data.
281
282 .typedef CONST struct reloc_howto_struct 
283 .{ 
284         The type field has mainly a documetary use - the back end can
285         to what it wants with it, though the normally the back end's
286         external idea of what a reloc number would be would be stored
287         in this field. For example, the a PC relative word relocation
288         in a coff environment would have the type 023 - because that's
289         what the outside world calls a R_PCRWORD reloc.
290
291 .  unsigned int type;
292
293         The value the final relocation is shifted right by. This drops
294         unwanted data from the relocation.  
295
296 .  unsigned int rightshift;
297
298         The size of the item to be relocated - 0, is one byte, 1 is 2
299         bytes, 3 is four bytes.
300
301 .  unsigned int size;
302
303         Now obsolete
304
305 .  unsigned int bitsize;
306
307         Notes that the relocation is relative to the location in the
308         data section of the addend. The relocation function will
309         subtract from the relocation value the address of the location
310         being relocated.
311
312 .  boolean pc_relative;
313
314         Now obsolete
315
316 .  unsigned int bitpos;
317
318         Now obsolete
319
320 .  boolean absolute;
321
322         Causes the relocation routine to return an error if overflow
323         is detected when relocating.
324
325 .  boolean complain_on_overflow;
326
327         If this field is non null, then the supplied function is
328         called rather than the normal function. This allows really
329         strange relocation methods to be accomodated (eg, i960 callj
330         instructions).
331
332 .  bfd_reloc_status_type (*special_function)();
333
334         The textual name of the relocation type.
335
336 .  char *name;
337
338         When performing a partial link, some formats must modify the
339         relocations rather than the data - this flag signals this.
340
341 .  boolean partial_inplace;
342
343         The src_mask is used to select what parts of the read in data
344         are to be used in the relocation sum. Eg, if this was an 8 bit
345         bit of data which we read and relocated, this would be
346         0x000000ff. When we have relocs which have an addend, such as
347         sun4 extended relocs, the value in the offset part of a
348         relocating field is garbage so we never use it. In this case
349         the mask would be 0x00000000. 
350 .  bfd_word src_mask;
351
352         The dst_mask is what parts of the instruction are replaced
353         into the instruction. In most cases src_mask == dst_mask,
354         except in the above special case, where dst_mask would be
355         0x000000ff, and src_mask would be 0x00000000.
356 .  bfd_word dst_mask;           
357
358         When some formats create PC relative instructions, they leave
359         the value of the pc of the place being relocated in the offset
360         slot of the instruction, so that a PC relative relocation can
361         be made just by adding in an ordinary offset (eg sun3 a.out).
362         Some formats leave the displacement part of an instruction
363         empty (eg m88k bcs), this flag signals the fact.
364 .  boolean pcrel_offset;
365 .} reloc_howto_type;
366
367 */
368
369 /*
370 FUNCTION
371         HOWTO
372 DESCRIPTION
373         The HOWTO define is horrible and will go away.
374
375
376 .#define HOWTO(C, R,S,B, P, BI, ABS, O, SF, NAME, INPLACE, MASKSRC, MASKDST, PC) \
377 .  {(unsigned)C,R,S,B, P, BI, ABS,O,SF,NAME,INPLACE,MASKSRC,MASKDST,PC}
378
379 DESCRIPTION
380         And will be replaced with the totally magic way. But for the
381         moment, we are compatible, so do it this way..
382
383
384 .#define NEWHOWTO( FUNCTION, NAME,SIZE,REL,IN) HOWTO(0,0,SIZE,0,REL,0,false,false,FUNCTION, NAME,false,0,0,IN)
385 .
386 DESCRIPTION
387         Helper routine to turn a symbol into a relocation value.
388
389 .#define HOWTO_PREPARE(relocation, symbol)      \
390 .  {                                            \
391 .  if (symbol != (asymbol *)NULL) {             \
392 .    if (symbol->flags & BSF_FORT_COMM) {       \
393 .      relocation = 0;                          \
394 .    }                                          \
395 .    else {                                     \
396 .      relocation = symbol->value;              \
397 .    }                                          \
398 .  }                                            \
399 .  if (symbol->section != (asection *)NULL) {   \
400 .    relocation += symbol->section->output_section->vma +       \
401 .      symbol->section->output_offset;          \
402 .  }                                            \
403 .}                      
404
405 */
406
407 /*
408 TYPEDEF
409         reloc_chain
410
411 DESCRIPTION
412
413         How relocs are tied together
414
415 .typedef unsigned char bfd_byte;
416 .
417 .typedef struct relent_chain {
418 .  arelent relent;
419 .  struct   relent_chain *next;
420 .} arelent_chain;
421
422 */
423
424
425
426 /*
427 FUNCTION 
428         bfd_perform_relocation
429
430 DESCRIPTION
431         If an output_bfd is supplied to this function the generated
432         image will be relocatable, the relocations are copied to the
433         output file after they have been changed to reflect the new
434         state of the world. There are two ways of reflecting the
435         results of partial linkage in an output file; by modifying the
436         output data in place, and by modifying the relocation record.
437         Some native formats (eg basic a.out and basic coff) have no
438         way of specifying an addend in the relocation type, so the
439         addend has to go in the output data.  This is no big deal
440         since in these formats the output data slot will always be big
441         enough for the addend. Complex reloc types with addends were
442         invented to solve just this problem.
443
444 SYNOPSIS
445         bfd_reloc_status_type
446                 bfd_perform_relocation
447                         (bfd * abfd,
448                         arelent *reloc_entry,
449                         PTR data,
450                         asection *input_section,
451                         bfd *output_bfd);
452 */
453
454
455 bfd_reloc_status_type
456 DEFUN(bfd_perform_relocation,(abfd,
457                               reloc_entry,
458                               data,
459                               input_section,
460                               output_bfd),
461       bfd *abfd AND
462       arelent *reloc_entry AND
463       PTR data AND
464       asection *input_section AND
465       bfd *output_bfd)
466 {
467   bfd_vma relocation;
468   bfd_reloc_status_type flag = bfd_reloc_ok;
469   bfd_vma addr = reloc_entry->address ;
470   bfd_vma output_base = 0;
471   reloc_howto_type *howto = reloc_entry->howto;
472   asection *reloc_target_output_section;
473   asection *reloc_target_input_section;
474   asymbol *symbol;
475
476   if (reloc_entry->sym_ptr_ptr) {
477     symbol = *( reloc_entry->sym_ptr_ptr);
478     if ((symbol->flags & BSF_UNDEFINED) && output_bfd == (bfd *)NULL) {
479       flag = bfd_reloc_undefined;
480     }
481   }
482   else {
483     symbol = (asymbol*)NULL;
484   }
485
486   if (howto->special_function){
487     bfd_reloc_status_type cont;
488     cont = howto->special_function(abfd,
489                                    reloc_entry,
490                                    symbol,
491                                    data,
492                                    input_section);
493     if (cont != bfd_reloc_continue) return cont;
494   }
495
496   /* 
497     Work out which section the relocation is targetted at and the
498     initial relocation command value.
499     */
500
501
502   if (symbol != (asymbol *)NULL){
503     if (symbol->flags & BSF_FORT_COMM) {
504       relocation = 0;
505     }
506     else {
507       relocation = symbol->value;
508     }
509     if (symbol->section != (asection *)NULL)
510         {
511           reloc_target_input_section = symbol->section;
512         }
513     else {
514       reloc_target_input_section = (asection *)NULL;
515     }
516   }
517   else if (reloc_entry->section != (asection *)NULL)
518       {
519         relocation = 0;
520         reloc_target_input_section = reloc_entry->section;
521       }
522   else {
523     relocation = 0;
524     reloc_target_input_section = (asection *)NULL;
525   }
526
527
528   if (reloc_target_input_section != (asection *)NULL) {
529
530     reloc_target_output_section =
531       reloc_target_input_section->output_section;
532
533     if (output_bfd && howto->partial_inplace==false) {
534       output_base = 0;
535     }
536     else {
537       output_base = reloc_target_output_section->vma;
538
539     }
540
541     relocation += output_base +   reloc_target_input_section->output_offset;
542   }
543
544   relocation += reloc_entry->addend ;
545
546
547   if(reloc_entry->address > (bfd_vma)(input_section->size)) 
548       {
549         return bfd_reloc_outofrange;
550       }
551           
552
553   if (howto->pc_relative == true)
554       {
555         /*
556           Anything which started out as pc relative should end up that
557           way too. 
558           
559           There are two ways we can see a pcrel instruction. Sometimes
560           the pcrel displacement has been partially calculated, it
561           includes the distance from the start of the section to the
562           instruction in it (eg sun3), and sometimes the field is
563           totally blank - eg m88kbcs.
564           */
565
566         
567         relocation -= 
568           input_section->output_section->vma + input_section->output_offset;
569
570         if (howto->pcrel_offset == true) {
571           relocation -= reloc_entry->address;
572         }
573
574       }
575
576   if (output_bfd!= (bfd *)NULL) {
577     if ( howto->partial_inplace == false)  {
578       /*
579         This is a partial relocation, and we want to apply the relocation
580         to the reloc entry rather than the raw data. Modify the reloc
581         inplace to reflect what we now know.
582         */
583       reloc_entry->addend = relocation  ;
584       reloc_entry->section = reloc_target_input_section;
585       if (reloc_target_input_section != (asection *)NULL) {
586         /* If we know the output section we can forget the symbol */
587         reloc_entry->sym_ptr_ptr = (asymbol**)NULL;
588       }
589       reloc_entry->address += 
590         input_section->output_offset;
591       return flag;
592     }
593     else 
594         {
595           /* This is a partial relocation, but inplace, so modify the
596              reloc record a bit. 
597              
598              If we've relocated with a symbol with a section, change
599              into a ref to  the section belonging to the symbol
600              */
601
602           if (symbol != (asymbol *)NULL && reloc_target_input_section != (asection *)NULL) 
603               {
604                 reloc_entry->section = reloc_target_input_section;
605                 reloc_entry->sym_ptr_ptr  = (asymbol **)NULL;
606               }
607
608         }
609   }
610
611   reloc_entry->addend = 0;
612
613
614   /* 
615     Either we are relocating all the way, or we don't want to apply
616     the relocation to the reloc entry (probably because there isn't
617     any room in the output format to describe addends to relocs)
618     */
619   relocation >>= howto->rightshift;
620
621   /* Shift everything up to where it's going to be used */
622    
623   relocation <<= howto->bitpos;
624
625   /* Wait for the day when all have the mask in them */
626
627   /* What we do:
628      i instruction to be left alone
629      o offset within instruction
630      r relocation offset to apply
631      S src mask
632      D dst mask
633      N ~dst mask
634      A part 1
635      B part 2
636      R result
637      
638      Do this:
639      i i i i i o o o o o        from bfd_get<size>
640      and           S S S S S    to get the size offset we want
641      +   r r r r r r r r r r  to get the final value to place
642      and           D D D D D  to chop to right size
643      -----------------------
644      A A A A A 
645      And this:
646      ...   i i i i i o o o o o  from bfd_get<size>
647      and   N N N N N            get instruction
648      -----------------------
649      ...   B B B B B
650      
651      And then:       
652      B B B B B       
653      or              A A A A A     
654      -----------------------
655      R R R R R R R R R R        put into bfd_put<size>
656      */
657
658 #define DOIT(x) \
659   x = ( (x & ~howto->dst_mask) | (((x & howto->src_mask) +  relocation) & howto->dst_mask))
660
661     switch (howto->size)
662         {
663         case 0:
664             {
665               char x = bfd_get_8(abfd, (char *)data + addr);
666               DOIT(x);
667               bfd_put_8(abfd,x, (unsigned char *) data + addr);
668             }
669           break;
670
671         case 1:
672             { 
673               short x = bfd_get_16(abfd, (bfd_byte *)data + addr);
674               DOIT(x);
675               bfd_put_16(abfd, x,   (unsigned char *)data + addr);
676             }
677           break;
678         case 2:
679             {
680               long  x = bfd_get_32(abfd, (bfd_byte *) data + addr);
681               DOIT(x);
682               bfd_put_32(abfd,x,    (bfd_byte *)data + addr);
683             }      
684           break;
685         case 3:
686
687           /* Do nothing */
688           break;
689         default:
690           return bfd_reloc_other;
691         }
692
693   return flag;
694 }
695
696
697
698 /*
699 @node howto manager,  , typedef arelent, Relocations
700 SECTION
701         The howto manager 
702
703 DESCRIPTION
704         When an application wants to create a relocation, but doesn't
705         know what the target machine might call it, it can find out by
706         using this bit of code.
707
708 */
709
710 /*
711 TYPEDEF
712         bfd_reloc_code_type
713
714 DESCRIPTION
715         The insides of a reloc code
716
717 .typedef enum bfd_reloc_code_real {
718
719         16 bits wide, simple reloc 
720
721 .  BFD_RELOC_16,        
722
723         8 bits wide, but used to form an address like 0xffnn
724
725 .  BFD_RELOC_8_FFnn,
726
727         8 bits wide, simple
728
729 .  BFD_RELOC_8,
730
731         8 bits wide, pc relative
732
733 .  BFD_RELOC_8_PCREL,
734
735         The type of reloc used to build a contructor table - at the
736         moment probably a 32 bit wide abs address, but the cpu can
737         choose.
738
739 .  BFD_RELOC_CTOR
740
741 . } bfd_reloc_code_real_type;
742
743
744
745 */
746
747
748
749 /*
750 SECTION
751         bfd_reloc_type_lookup
752
753 DESCRIPTION
754         This routine returns a pointer to a howto struct which when
755         invoked, will perform the supplied relocation on data from the
756         architecture noted.
757
758 SYNOPSIS
759         CONST struct reloc_howto_struct *
760         bfd_reloc_type_lookup
761         (CONST bfd_arch_info_type *arch, bfd_reloc_code_type code);
762 */
763
764
765 CONST struct reloc_howto_struct *
766 DEFUN(bfd_reloc_type_lookup,(arch, code),
767         CONST bfd_arch_info_type *arch  AND
768         bfd_reloc_code_type code)
769 {
770   return arch->reloc_type_lookup(arch, code);
771 }
772
773 static reloc_howto_type bfd_howto_32 =
774  HOWTO(0, 00,2,32,false,0,false,true,0,"VRT32", false,0xffffffff,0xffffffff,true);
775
776
777 /*
778 INTERNAL FUNCTION
779         bfd_default_reloc_type_lookup
780
781 DESCRIPTION
782         Provides a default relocation lookuperer for any architectue 
783
784 SYNOPSIS
785         CONST struct reloc_howto_struct *bfd_default_reloc_type_lookup
786         (CONST struct bfd_arch_info *,
787          bfd_reloc_code_type  code);
788
789 */
790 CONST struct reloc_howto_struct *
791 DEFUN(bfd_default_reloc_type_lookup,(arch,  code),
792      CONST struct bfd_arch_info *arch AND
793       bfd_reloc_code_type  code)
794 {
795     switch (code) 
796     {
797        case BFD_RELOC_CTOR:
798         /* The type of reloc used in a ctor, which will be as wide as the
799            address - so either a 64, 32, or 16 bitter.. */
800         switch (arch->bits_per_address) {
801            case 64:
802             BFD_FAIL();
803            case 32:
804             return &bfd_howto_32;
805            case 16:
806             BFD_FAIL();
807            default:
808             BFD_FAIL();
809         }
810        default:
811         BFD_FAIL();
812     }
813 return (struct reloc_howto_struct *)NULL;
814 }
This page took 0.072767 seconds and 4 git commands to generate.