git.sur5r.net Git - cc65/blob - src/ld65/segments.c

   1 /*****************************************************************************/
   2 /*                                                                           */
   3 /*                                segments.c                                 */
   4 /*                                                                           */
   5 /*                   Segment handling for the ld65 linker                    */
   6 /*                                                                           */
   7 /*                                                                           */
   8 /*                                                                           */
   9 /* (C) 1998-2011, Ullrich von Bassewitz                                      */
  10 /*                Roemerstrasse 52                                           */
  11 /*                D-70794 Filderstadt                                        */
  12 /* EMail:         uz@cc65.org                                                */
  13 /*                                                                           */
  14 /*                                                                           */
  15 /* This software is provided 'as-is', without any expressed or implied       */
  16 /* warranty.  In no event will the authors be held liable for any damages    */
  17 /* arising from the use of this software.                                    */
  18 /*                                                                           */
  19 /* Permission is granted to anyone to use this software for any purpose,     */
  20 /* including commercial applications, and to alter it and redistribute it    */
  21 /* freely, subject to the following restrictions:                            */
  22 /*                                                                           */
  23 /* 1. The origin of this software must not be misrepresented; you must not   */
  24 /*    claim that you wrote the original software. If you use this software   */
  25 /*    in a product, an acknowledgment in the product documentation would be  */
  26 /*    appreciated but is not required.                                       */
  27 /* 2. Altered source versions must be plainly marked as such, and must not   */
  28 /*    be misrepresented as being the original software.                      */
  29 /* 3. This notice may not be removed or altered from any source              */
  30 /*    distribution.                                                          */
  31 /*                                                                           */
  32 /*****************************************************************************/
  33
  34
  35
  36 #include <stdlib.h>
  37 #include <string.h>
  38
  39 /* common */
  40 #include "check.h"
  41 #include "coll.h"
  42 #include "exprdefs.h"
  43 #include "fragdefs.h"
  44 #include "hashstr.h"
  45 #include "print.h"
  46 #include "segdefs.h"
  47 #include "symdefs.h"
  48 #include "xmalloc.h"
  49
  50 /* ld65 */
  51 #include "error.h"
  52 #include "expr.h"
  53 #include "fileio.h"
  54 #include "fragment.h"
  55 #include "global.h"
  56 #include "lineinfo.h"
  57 #include "segments.h"
  58 #include "spool.h"
  59
  60
  61
  62 /*****************************************************************************/
  63 /*                                   Data                                    */
  64 /*****************************************************************************/
  65
  66
  67
  68 /* Hash table */
  69 #define HASHTAB_MASK    0x3FU
  70 #define HASHTAB_SIZE    (HASHTAB_MASK + 1)
  71 static Segment*         HashTab[HASHTAB_SIZE];
  72
  73 /* List of all segments */
  74 static Collection       SegmentList = STATIC_COLLECTION_INITIALIZER;
  75
  76
  77
  78 /*****************************************************************************/
  79 /*                                   Code                                    */
  80 /*****************************************************************************/
  81
  82
  83
  84 static Segment* NewSegment (unsigned Name, unsigned char AddrSize)
  85 /* Create a new segment and initialize it */
  86 {
  87     unsigned Hash;
  88
  89     /* Allocate memory */
  90     Segment* S = xmalloc (sizeof (Segment));
  91
  92     /* Initialize the fields */
  93     S->Name        = Name;
  94     S->Next        = 0;
  95     S->SecRoot     = 0;
  96     S->SecLast     = 0;
  97     S->PC          = 0;
  98     S->Size        = 0;
  99     S->AlignObj    = 0;
 100     S->OutputName  = 0;
 101     S->OutputOffs  = 0;
 102     S->Align       = 0;
 103     S->FillVal     = 0;
 104     S->AddrSize    = AddrSize;
 105     S->ReadOnly    = 0;
 106     S->Relocatable = 0;
 107     S->Placed      = 0;
 108     S->Dumped      = 0;
 109
 110     /* Insert the segment into the segment list and assign the segment id */
 111     S->Id = CollCount (&SegmentList);
 112     CollAppend (&SegmentList, S);
 113
 114     /* Insert the segment into the segment hash list */
 115     Hash = (S->Name & HASHTAB_MASK);
 116     S->Next = HashTab[Hash];
 117     HashTab[Hash] = S;
 118
 119     /* Return the new entry */
 120     return S;
 121 }
 122
 123
 124
 125 Segment* GetSegment (unsigned Name, unsigned char AddrSize, const char* ObjName)
 126 /* Search for a segment and return an existing one. If the segment does not
 127  * exist, create a new one and return that. ObjName is only used for the error
 128  * message and may be NULL if the segment is linker generated.
 129  */
 130 {
 131     /* Try to locate the segment in the table */
 132     Segment* S = SegFind (Name);
 133
 134     /* If we don't have that segment already, allocate it using the type of
 135      * the first section.
 136      */
 137     if (S == 0) {
 138         /* Create a new segment */
 139         S = NewSegment (Name, AddrSize);
 140     } else {
 141         /* Check if the existing segment has the requested address size */
 142         if (S->AddrSize != AddrSize) {
 143             /* Allow an empty object name */
 144             if (ObjName == 0) {
 145                 ObjName = "[linker generated]";
 146             }
 147             Error ("Module `%s': Type mismatch for segment `%s'", ObjName,
 148                    GetString (Name));
 149         }
 150     }
 151
 152     /* Return the segment */
 153     return S;
 154 }
 155
 156
 157
 158 Section* NewSection (Segment* Seg, unsigned char Align, unsigned char AddrSize)
 159 /* Create a new section for the given segment */
 160 {
 161     unsigned long V;
 162
 163
 164     /* Allocate memory */
 165     Section* S = xmalloc (sizeof (Section));
 166
 167     /* Initialize the data */
 168     S->Next     = 0;
 169     S->Seg      = Seg;
 170     S->Obj      = 0;
 171     S->FragRoot = 0;
 172     S->FragLast = 0;
 173     S->Size     = 0;
 174     S->Align    = Align;
 175     S->AddrSize = AddrSize;
 176
 177     /* Calculate the alignment bytes needed for the section */
 178     V = (0x01UL << S->Align) - 1;
 179     S->Fill = (((Seg->Size + V) & ~V) - Seg->Size);
 180
 181     /* Adjust the segment size and set the section offset */
 182     Seg->Size  += S->Fill;
 183     S->Offs     = Seg->Size;    /* Current size is offset */
 184
 185     /* Insert the section into the segment */
 186     if (Seg->SecRoot == 0) {
 187         /* First section in this segment */
 188         Seg->SecRoot = S;
 189     } else {
 190         Seg->SecLast->Next = S;
 191     }
 192     Seg->SecLast = S;
 193
 194     /* Return the struct */
 195     return S;
 196 }
 197
 198
 199
 200 Section* ReadSection (FILE* F, ObjData* O)
 201 /* Read a section from a file */
 202 {
 203     unsigned      Name;
 204     unsigned      Size;
 205     unsigned char Align;
 206     unsigned char Type;
 207     unsigned      FragCount;
 208     Segment*      S;
 209     Section*      Sec;
 210
 211     /* Read the segment data */
 212     (void) Read32 (F);            /* File size of data */
 213     Name      = MakeGlobalStringId (O, ReadVar (F));    /* Segment name */
 214     Size      = Read32 (F);       /* Size of data */
 215     Align     = Read8 (F);        /* Alignment */
 216     Type      = Read8 (F);        /* Segment type */
 217     FragCount = ReadVar (F);      /* Number of fragments */
 218
 219
 220     /* Print some data */
 221     Print (stdout, 2, "Module `%s': Found segment `%s', size = %u, align = %u, type = %u\n",
 222            GetObjFileName (O), GetString (Name), Size, Align, Type);
 223
 224     /* Get the segment for this section */
 225     S = GetSegment (Name, Type, GetObjFileName (O));
 226
 227     /* Allocate the section we will return later */
 228     Sec = NewSection (S, Align, Type);
 229
 230     /* Remember the object file this section was from */
 231     Sec->Obj = O;
 232
 233     /* Set up the minimum segment alignment */
 234     if (Sec->Align > S->Align) {
 235         /* Section needs larger alignment, use this one */
 236         S->Align    = Sec->Align;
 237         S->AlignObj = O;
 238     }
 239
 240     /* Start reading fragments from the file and insert them into the section . */
 241     while (FragCount--) {
 242
 243         Fragment* Frag;
 244
 245         /* Read the fragment type */
 246         unsigned char Type = Read8 (F);
 247
 248         /* Extract the check mask from the type */
 249         unsigned char Bytes = Type & FRAG_BYTEMASK;
 250         Type &= FRAG_TYPEMASK;
 251
 252         /* Handle the different fragment types */
 253         switch (Type) {
 254
 255             case FRAG_LITERAL:
 256                 Frag = NewFragment (Type, ReadVar (F), Sec);
 257                 ReadData (F, Frag->LitBuf, Frag->Size);
 258                 break;
 259
 260             case FRAG_EXPR:
 261             case FRAG_SEXPR:
 262                 Frag = NewFragment (Type, Bytes, Sec);
 263                 Frag->Expr = ReadExpr (F, O);
 264                 break;
 265
 266             case FRAG_FILL:
 267                 /* Will allocate memory, but we don't care... */
 268                 Frag = NewFragment (Type, ReadVar (F), Sec);
 269                 break;
 270
 271             default:
 272                 Error ("Unknown fragment type in module `%s', segment `%s': %02X",
 273                        GetObjFileName (O), GetString (S->Name), Type);
 274                 /* NOTREACHED */
 275                 return 0;
 276         }
 277
 278         /* Read the line infos into the list of the fragment */
 279         ReadLineInfoList (F, O, &Frag->LineInfos);
 280
 281         /* Resolve the back pointers */
 282         FragResolveLineInfos (Frag);
 283
 284         /* Remember the module we had this fragment from */
 285         Frag->Obj = O;
 286     }
 287
 288     /* Return the section */
 289     return Sec;
 290 }
 291
 292
 293
 294 Segment* SegFind (unsigned Name)
 295 /* Return the given segment or NULL if not found. */
 296 {
 297     Segment* S = HashTab[Name & HASHTAB_MASK];
 298     while (S) {
 299         if (Name == S->Name) {
 300             /* Found */
 301             break;
 302         }
 303         S = S->Next;
 304     }
 305     /* Not found */
 306     return S;
 307 }
 308
 309
 310
 311 int IsBSSType (Segment* S)
 312 /* Check if the given segment is a BSS style segment, that is, it does not
 313  * contain non-zero data.
 314  */
 315 {
 316     /* Loop over all sections */
 317     Section* Sec = S->SecRoot;
 318     while (Sec) {
 319         /* Loop over all fragments */
 320         Fragment* F = Sec->FragRoot;
 321         while (F) {
 322             if (F->Type == FRAG_LITERAL) {
 323                 unsigned char* Data = F->LitBuf;
 324                 unsigned long Count = F->Size;
 325                 while (Count--) {
 326                     if (*Data++ != 0) {
 327                         return 0;
 328                     }
 329                 }
 330             } else if (F->Type == FRAG_EXPR || F->Type == FRAG_SEXPR) {
 331                 if (GetExprVal (F->Expr) != 0) {
 332                     return 0;
 333                 }
 334             }
 335             F = F->Next;
 336         }
 337         Sec = Sec->Next;
 338     }
 339     return 1;
 340 }
 341
 342
 343
 344 void SegDump (void)
 345 /* Dump the segments and it's contents */
 346 {
 347     unsigned I;
 348     unsigned long Count;
 349     unsigned char* Data;
 350
 351     for (I = 0; I < CollCount (&SegmentList); ++I) {
 352         const Segment* Seg = CollConstAt (&SegmentList, I);
 353         Section* S = Seg->SecRoot;
 354         printf ("Segment: %s (%lu)\n", GetString (Seg->Name), Seg->Size);
 355         while (S) {
 356             unsigned J;
 357             Fragment* F = S->FragRoot;
 358             printf ("  Section:\n");
 359             while (F) {
 360                 switch (F->Type) {
 361
 362                     case FRAG_LITERAL:
 363                         printf ("    Literal (%u bytes):", F->Size);
 364                         Count = F->Size;
 365                         Data  = F->LitBuf;
 366                         J = 100;
 367                         while (Count--) {
 368                             if (J > 75) {
 369                                 printf ("\n   ");
 370                                 J = 3;
 371                             }
 372                             printf (" %02X", *Data++);
 373                             J += 3;
 374                         }
 375                         printf ("\n");
 376                         break;
 377
 378                     case FRAG_EXPR:
 379                         printf ("    Expression (%u bytes):\n", F->Size);
 380                         printf ("    ");
 381                         DumpExpr (F->Expr, 0);
 382                         break;
 383
 384                     case FRAG_SEXPR:
 385                         printf ("    Signed expression (%u bytes):\n", F->Size);
 386                         printf ("      ");
 387                         DumpExpr (F->Expr, 0);
 388                         break;
 389
 390                     case FRAG_FILL:
 391                         printf ("    Empty space (%u bytes)\n", F->Size);
 392                         break;
 393
 394                     default:
 395                         Internal ("Invalid fragment type: %02X", F->Type);
 396                 }
 397                 F = F->Next;
 398             }
 399             S = S->Next;
 400         }
 401     }
 402 }
 403
 404
 405
 406 unsigned SegWriteConstExpr (FILE* F, ExprNode* E, int Signed, unsigned Size)
 407 /* Write a supposedly constant expression to the target file. Do a range
 408  * check and return one of the SEG_EXPR_xxx codes.
 409  */
 410 {
 411     static const unsigned long U_HighRange [4] = {
 412         0x000000FF, 0x0000FFFF, 0x00FFFFFF, 0xFFFFFFFF
 413     };
 414     static const long S_HighRange [4] = {
 415         0x0000007F, 0x00007FFF, 0x007FFFFF, 0x7FFFFFFF
 416     };
 417     static const long S_LowRange [4] = {
 418         0xFFFFFF80, 0xFFFF8000, 0xFF800000, 0x80000000
 419     };
 420
 421
 422     /* Get the expression value */
 423     long Val = GetExprVal (E);
 424
 425     /* Check the size */
 426     CHECK (Size >= 1 && Size <= 4);
 427
 428     /* Check for a range error */
 429     if (Signed) {
 430         if (Val > S_HighRange [Size-1] || Val < S_LowRange [Size-1]) {
 431             /* Range error */
 432             return SEG_EXPR_RANGE_ERROR;
 433         }
 434     } else {
 435         if (((unsigned long)Val) > U_HighRange [Size-1]) {
 436             /* Range error */
 437             return SEG_EXPR_RANGE_ERROR;
 438         }
 439     }
 440
 441     /* Write the value to the file */
 442     WriteVal (F, Val, Size);
 443
 444     /* Success */
 445     return SEG_EXPR_OK;
 446 }
 447
 448
 449
 450 void SegWrite (const char* TgtName, FILE* Tgt, Segment* S, SegWriteFunc F, void* Data)
 451 /* Write the data from the given segment to a file. For expressions, F is
 452  * called (see description of SegWriteFunc above).
 453  */
 454 {
 455     Section*      Sec;
 456     int           Sign;
 457     unsigned long Offs = 0;
 458
 459
 460     /* Remember the output file and offset for the segment */
 461     S->OutputName = TgtName;
 462     S->OutputOffs = (unsigned long) ftell (Tgt);
 463
 464     /* Loop over all sections in this segment */
 465     Sec = S->SecRoot;
 466     while (Sec) {
 467         Fragment* Frag;
 468
 469         /* Output were this section is from */
 470         Print (stdout, 2, "      Section from \"%s\"\n", GetObjFileName (Sec->Obj));
 471
 472         /* If we have fill bytes, write them now */
 473         Print (stdout, 2, "        Filling 0x%lx bytes with 0x%02x\n",
 474                Sec->Fill, S->FillVal);
 475         WriteMult (Tgt, S->FillVal, Sec->Fill);
 476         Offs += Sec->Fill;
 477
 478         /* Loop over all fragments in this section */
 479         Frag = Sec->FragRoot;
 480         while (Frag) {
 481
 482             /* Do fragment alignment checks */
 483
 484
 485
 486             /* Output fragment data */
 487             switch (Frag->Type) {
 488
 489                 case FRAG_LITERAL:
 490                     WriteData (Tgt, Frag->LitBuf, Frag->Size);
 491                     break;
 492
 493                 case FRAG_EXPR:
 494                 case FRAG_SEXPR:
 495                     Sign = (Frag->Type == FRAG_SEXPR);
 496                     /* Call the users function and evaluate the result */
 497                     switch (F (Frag->Expr, Sign, Frag->Size, Offs, Data)) {
 498
 499                         case SEG_EXPR_OK:
 500                             break;
 501
 502                         case SEG_EXPR_RANGE_ERROR:
 503                             Error ("Range error in module `%s', line %lu",
 504                                    GetFragmentSourceName (Frag),
 505                                    GetFragmentSourceLine (Frag));
 506                             break;
 507
 508                         case SEG_EXPR_TOO_COMPLEX:
 509                             Error ("Expression too complex in module `%s', line %lu",
 510                                    GetFragmentSourceName (Frag),
 511                                    GetFragmentSourceLine (Frag));
 512                             break;
 513
 514                         case SEG_EXPR_INVALID:
 515                             Error ("Invalid expression in module `%s', line %lu",
 516                                    GetFragmentSourceName (Frag),
 517                                    GetFragmentSourceLine (Frag));
 518                             break;
 519
 520                         default:
 521                             Internal ("Invalid return code from SegWriteFunc");
 522                     }
 523                     break;
 524
 525                 case FRAG_FILL:
 526                     WriteMult (Tgt, S->FillVal, Frag->Size);
 527                     break;
 528
 529                 default:
 530                     Internal ("Invalid fragment type: %02X", Frag->Type);
 531             }
 532
 533             /* Update the offset */
 534             Print (stdout, 2, "        Fragment with 0x%x bytes\n",
 535                    Frag->Size);
 536             Offs += Frag->Size;
 537
 538             /* Next fragment */
 539             Frag = Frag->Next;
 540         }
 541
 542         /* Next section */
 543         Sec = Sec->Next;
 544     }
 545 }
 546
 547
 548
 549 static int CmpSegStart (const void* K1, const void* K2)
 550 /* Compare function for qsort */
 551 {
 552     /* Get the real segment pointers */
 553     const Segment* S1 = *(const Segment**)K1;
 554     const Segment* S2 = *(const Segment**)K2;
 555
 556     /* Compare the start addresses */
 557     if (S1->PC > S2->PC) {
 558         return 1;
 559     } else if (S1->PC < S2->PC) {
 560         return -1;
 561     } else {
 562         /* Sort segments with equal starts by name */
 563         return strcmp (GetString (S1->Name), GetString (S2->Name));
 564     }
 565 }
 566
 567
 568
 569 void PrintSegmentMap (FILE* F)
 570 /* Print a segment map to the given file */
 571 {
 572
 573     /* Allocate memory for the segment pool */
 574     Segment** SegPool = xmalloc (CollCount (&SegmentList) * sizeof (Segment*));
 575
 576     /* Copy the segment pointers */
 577     unsigned I;
 578     for (I = 0; I < CollCount (&SegmentList); ++I) {
 579         SegPool[I] = CollAtUnchecked (&SegmentList, I);
 580     }
 581
 582     /* Sort the array by increasing start addresses */
 583     qsort (SegPool, CollCount (&SegmentList), sizeof (Segment*), CmpSegStart);
 584
 585     /* Print a header */
 586     fprintf (F, "Name                  Start   End     Size\n"
 587                 "--------------------------------------------\n");
 588
 589     /* Print the segments */
 590     for (I = 0; I < CollCount (&SegmentList); ++I) {
 591
 592         /* Get a pointer to the segment */
 593         Segment* S = SegPool[I];
 594
 595         /* Print empty segments only if explicitly requested */
 596         if (VerboseMap || S->Size > 0) {
 597             /* Print the segment data */
 598             long End = S->PC + S->Size;
 599             if (S->Size > 0) {
 600                 /* Point to last element addressed */
 601                 --End;
 602             }
 603             fprintf (F, "%-20s  %06lX  %06lX  %06lX\n",
 604                      GetString (S->Name), S->PC, End, S->Size);
 605         }
 606     }
 607
 608     /* Free the segment pool */
 609     xfree (SegPool);
 610 }
 611
 612
 613
 614 void PrintDbgSegments (FILE* F)
 615 /* Output the segments to the debug file */
 616 {
 617     /* Walk over all segments */
 618     unsigned I;
 619     for (I = 0; I < CollCount (&SegmentList); ++I) {
 620
 621         /* Get the next segment */
 622         const Segment* S = CollAtUnchecked (&SegmentList, I);
 623
 624         /* Print the segment data */
 625         fprintf (F,
 626                  "seg\tid=%u,name=\"%s\",start=0x%06lX,size=0x%04lX,addrsize=%s,type=%s",
 627                  S->Id, GetString (S->Name), S->PC, S->Size,
 628                  AddrSizeToStr (S->AddrSize),
 629                  S->ReadOnly? "ro" : "rw");
 630         if (S->OutputName) {
 631             fprintf (F, ",oname=\"%s\",ooffs=%lu",
 632                      S->OutputName, S->OutputOffs);
 633         }
 634         fputc ('\n', F);
 635     }
 636 }
 637
 638
 639
 640 void CheckSegments (void)
 641 /* Walk through the segment list and check if there are segments that were
 642  * not written to the output file. Output an error if this is the case.
 643  */
 644 {
 645     unsigned I;
 646     for (I = 0; I < CollCount (&SegmentList); ++I) {
 647
 648         /* Get the next segment */
 649         const Segment* S = CollAtUnchecked (&SegmentList, I);
 650
 651         /* Check it */
 652         if (S->Size > 0 && S->Dumped == 0) {
 653             Error ("Missing memory area assignment for segment `%s'",
 654                    GetString (S->Name));
 655         }
 656     }
 657 }
 658
 659
 660