src/mc/inspect/DwarfExpression.hpp

   1 /* Copyright (c) 2015-2019. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
   2
   3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   5
   6 #ifndef SIMGRID_MC_DWARF_EXPRESSION_HPP
   7 #define SIMGRID_MC_DWARF_EXPRESSION_HPP
   8
   9 #include <cstdint>
  10 #include <cstdlib>
  11
  12 #include <stdexcept> // runtime_error
  13 #include <utility>
  14 #include <vector>
  15
  16 #include <elfutils/libdw.h>
  17 #include <libunwind.h>
  18
  19 #include "src/mc/AddressSpace.hpp"
  20 #include "src/mc/inspect/mc_dwarf.hpp"
  21 #include "src/mc/mc_forward.hpp"
  22
  23 /** @file DwarfExpression.hpp
  24  *
  25  *  Evaluation of DWARF location expressions.
  26  */
  27
  28 namespace simgrid {
  29 namespace dwarf {
  30
  31 /** A DWARF expression
  32  *
  33  *  DWARF defines a simple stack-based VM for evaluating expressions
  34  *  (such as locations of variables, etc.): a DWARF expression is
  35  *  just a sequence of dwarf instructions. We currently directly use
  36  *  `Dwarf_Op` from `dwarf.h` for dwarf instructions.
  37  */
  38 typedef std::vector<Dwarf_Op> DwarfExpression;
  39
  40 /** Context of evaluation of a DWARF expression
  41  *
  42  *  Some DWARF instructions need to read the CPU registers,
  43  *  the process memory, etc. All those informations are gathered in
  44  *  the evaluation context.
  45  */
  46 class ExpressionContext {
  47 public:
  48   ExpressionContext()
  49       : cursor(nullptr)
  50       , frame_base(nullptr)
  51       , address_space(nullptr)
  52       , object_info(nullptr)
  53       , process_index(simgrid::mc::ProcessIndexMissing)
  54   {
  55   }
  56   /** CPU state (registers) */
  57   unw_cursor_t* cursor;
  58   void* frame_base;
  59   /** Address space used to read memory */
  60   simgrid::mc::AddressSpace* address_space;
  61   simgrid::mc::ObjectInformation* object_info;
  62   int process_index;
  63 };
  64
  65 /** When an error happens in the execution of a DWARF expression */
  66 class evaluation_error : public std::runtime_error {
  67 public:
  68   explicit evaluation_error(const char* what) : std::runtime_error(what) {}
  69 };
  70
  71 /** A stack for evaluating a DWARF expression
  72  *
  73  *  DWARF expressions work by manipulating a stack of integer values.
  74  */
  75 class ExpressionStack {
  76 public:
  77   typedef std::uintptr_t value_type;
  78   static const std::size_t max_size = 64;
  79
  80 private:
  81   // Values of the stack (the top is stack_[size_ - 1]):
  82   uintptr_t stack_[max_size]{0};
  83   size_t size_;
  84
  85 public:
  86   ExpressionStack() : size_(0) {}
  87
  88   // Access:
  89   std::size_t size() const { return size_; }
  90   bool empty() const { return size_ == 0; }
  91   void clear() { size_ = 0; }
  92   uintptr_t& operator[](int i) { return stack_[i]; }
  93   uintptr_t const& operator[](int i) const { return stack_[i]; }
  94
  95   /** Top of the stack */
  96   value_type& top()
  97   {
  98     if (size_ == 0)
  99       throw evaluation_error("Empty stack");
 100     return stack_[size_ - 1];
 101   }
 102
 103   /** Access the i-th element from the top of the stack */
 104   value_type& top(unsigned i)
 105   {
 106     if (size_ < i)
 107       throw evaluation_error("Invalid element");
 108     return stack_[size_ - 1 - i];
 109   }
 110
 111   /** Push a value on the top of the stack */
 112   void push(value_type value)
 113   {
 114     if (size_ == max_size)
 115       throw evaluation_error("DWARF stack overflow");
 116     stack_[size_++] = value;
 117   }
 118
 119   /* Pop a value from the top of the stack */
 120   value_type pop()
 121   {
 122     if (size_ == 0)
 123       throw evaluation_error("DWARF stack underflow");
 124     return stack_[--size_];
 125   }
 126
 127   // These are DWARF operations (DW_OP_foo):
 128
 129   /* Push a copy of the top-value (DW_OP_dup) */
 130   void dup() { push(top()); }
 131
 132   /* Swap the two top-most values */
 133   void swap() { std::swap(top(), top(1)); }
 134 };
 135
 136 /** Executes a DWARF expression
 137  *
 138  *  @param ops     DWARF expression instructions
 139  *  @param n       number of instructions
 140  *  @param context evaluation context (registers, memory, etc.)
 141  *  @param stack   DWARf stack where the operations are executed
 142  */
 143 void execute(const Dwarf_Op* ops, std::size_t n, ExpressionContext const& context, ExpressionStack& stack);
 144
 145 /** Executes/evaluates a DWARF expression
 146  *
 147  *  @param expression DWARF expression to execute
 148  *  @param context    evaluation context (registers, memory, etc.)
 149  *  @param stack      DWARf stack where the operations are executed
 150  */
 151 inline void execute(simgrid::dwarf::DwarfExpression const& expression, ExpressionContext const& context,
 152                     ExpressionStack& stack)
 153 {
 154   execute(expression.data(), expression.size(), context, stack);
 155 }
 156
 157 } // namespace dwarf
 158 } // namespace simgrid
 159
 160 #endif