]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/libpanic_unwind/gcc.rs
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[rust.git] / src / libpanic_unwind / gcc.rs
1 //! Implementation of panics backed by libgcc/libunwind (in some form).
2 //!
3 //! For background on exception handling and stack unwinding please see
4 //! "Exception Handling in LLVM" (llvm.org/docs/ExceptionHandling.html) and
5 //! documents linked from it.
6 //! These are also good reads:
7 //!     http://mentorembedded.github.io/cxx-abi/abi-eh.html
8 //!     http://monoinfinito.wordpress.com/series/exception-handling-in-c/
9 //!     http://www.airs.com/blog/index.php?s=exception+frames
10 //!
11 //! ## A brief summary
12 //!
13 //! Exception handling happens in two phases: a search phase and a cleanup
14 //! phase.
15 //!
16 //! In both phases the unwinder walks stack frames from top to bottom using
17 //! information from the stack frame unwind sections of the current process's
18 //! modules ("module" here refers to an OS module, i.e., an executable or a
19 //! dynamic library).
20 //!
21 //! For each stack frame, it invokes the associated "personality routine", whose
22 //! address is also stored in the unwind info section.
23 //!
24 //! In the search phase, the job of a personality routine is to examine
25 //! exception object being thrown, and to decide whether it should be caught at
26 //! that stack frame. Once the handler frame has been identified, cleanup phase
27 //! begins.
28 //!
29 //! In the cleanup phase, the unwinder invokes each personality routine again.
30 //! This time it decides which (if any) cleanup code needs to be run for
31 //! the current stack frame. If so, the control is transferred to a special
32 //! branch in the function body, the "landing pad", which invokes destructors,
33 //! frees memory, etc. At the end of the landing pad, control is transferred
34 //! back to the unwinder and unwinding resumes.
35 //!
36 //! Once stack has been unwound down to the handler frame level, unwinding stops
37 //! and the last personality routine transfers control to the catch block.
38 //!
39 //! ## `eh_personality` and `eh_unwind_resume`
40 //!
41 //! These language items are used by the compiler when generating unwind info.
42 //! The first one is the personality routine described above. The second one
43 //! allows compilation target to customize the process of resuming unwind at the
44 //! end of the landing pads. `eh_unwind_resume` is used only if
45 //! `custom_unwind_resume` flag in the target options is set.
46
47 #![allow(private_no_mangle_fns)]
48
49 use core::any::Any;
50 use core::ptr;
51 use alloc::boxed::Box;
52
53 use unwind as uw;
54 use libc::{c_int, uintptr_t};
55 use crate::dwarf::eh::{self, EHContext, EHAction};
56
57 #[repr(C)]
58 struct Exception {
59     _uwe: uw::_Unwind_Exception,
60     cause: Option<Box<dyn Any + Send>>,
61 }
62
63 pub unsafe fn panic(data: Box<dyn Any + Send>) -> u32 {
64     let exception = Box::new(Exception {
65         _uwe: uw::_Unwind_Exception {
66             exception_class: rust_exception_class(),
67             exception_cleanup,
68             private: [0; uw::unwinder_private_data_size],
69         },
70         cause: Some(data),
71     });
72     let exception_param = Box::into_raw(exception) as *mut uw::_Unwind_Exception;
73     return uw::_Unwind_RaiseException(exception_param) as u32;
74
75     extern "C" fn exception_cleanup(_unwind_code: uw::_Unwind_Reason_Code,
76                                     exception: *mut uw::_Unwind_Exception) {
77         unsafe {
78             let _: Box<Exception> = Box::from_raw(exception as *mut Exception);
79         }
80     }
81 }
82
83 pub fn payload() -> *mut u8 {
84     ptr::null_mut()
85 }
86
87 pub unsafe fn cleanup(ptr: *mut u8) -> Box<dyn Any + Send> {
88     let my_ep = ptr as *mut Exception;
89     let cause = (*my_ep).cause.take();
90     uw::_Unwind_DeleteException(ptr as *mut _);
91     cause.unwrap()
92 }
93
94 // Rust's exception class identifier.  This is used by personality routines to
95 // determine whether the exception was thrown by their own runtime.
96 fn rust_exception_class() -> uw::_Unwind_Exception_Class {
97     // M O Z \0  R U S T -- vendor, language
98     0x4d4f5a_00_52555354
99 }
100
101
102 // Register ids were lifted from LLVM's TargetLowering::getExceptionPointerRegister()
103 // and TargetLowering::getExceptionSelectorRegister() for each architecture,
104 // then mapped to DWARF register numbers via register definition tables
105 // (typically <arch>RegisterInfo.td, search for "DwarfRegNum").
106 // See also http://llvm.org/docs/WritingAnLLVMBackend.html#defining-a-register.
107
108 #[cfg(target_arch = "x86")]
109 const UNWIND_DATA_REG: (i32, i32) = (0, 2); // EAX, EDX
110
111 #[cfg(target_arch = "x86_64")]
112 const UNWIND_DATA_REG: (i32, i32) = (0, 1); // RAX, RDX
113
114 #[cfg(any(target_arch = "arm", target_arch = "aarch64"))]
115 const UNWIND_DATA_REG: (i32, i32) = (0, 1); // R0, R1 / X0, X1
116
117 #[cfg(any(target_arch = "mips", target_arch = "mips64"))]
118 const UNWIND_DATA_REG: (i32, i32) = (4, 5); // A0, A1
119
120 #[cfg(any(target_arch = "powerpc", target_arch = "powerpc64"))]
121 const UNWIND_DATA_REG: (i32, i32) = (3, 4); // R3, R4 / X3, X4
122
123 #[cfg(target_arch = "s390x")]
124 const UNWIND_DATA_REG: (i32, i32) = (6, 7); // R6, R7
125
126 #[cfg(target_arch = "sparc64")]
127 const UNWIND_DATA_REG: (i32, i32) = (24, 25); // I0, I1
128
129 #[cfg(target_arch = "hexagon")]
130 const UNWIND_DATA_REG: (i32, i32) = (0, 1); // R0, R1
131
132 // The following code is based on GCC's C and C++ personality routines.  For reference, see:
133 // https://github.com/gcc-mirror/gcc/blob/master/libstdc++-v3/libsupc++/eh_personality.cc
134 // https://github.com/gcc-mirror/gcc/blob/trunk/libgcc/unwind-c.c
135
136 // The personality routine for most of our targets, except ARM, which has a slightly different ABI
137 // (however, iOS goes here as it uses SjLj unwinding).  Also, the 64-bit Windows implementation
138 // lives in seh64_gnu.rs
139 #[cfg(all(any(target_os = "ios", target_os = "netbsd", not(target_arch = "arm"))))]
140 #[lang = "eh_personality"]
141 #[no_mangle]
142 #[allow(unused)]
143 unsafe extern "C" fn rust_eh_personality(version: c_int,
144                                          actions: uw::_Unwind_Action,
145                                          exception_class: uw::_Unwind_Exception_Class,
146                                          exception_object: *mut uw::_Unwind_Exception,
147                                          context: *mut uw::_Unwind_Context)
148                                          -> uw::_Unwind_Reason_Code {
149     if version != 1 {
150         return uw::_URC_FATAL_PHASE1_ERROR;
151     }
152     let eh_action = match find_eh_action(context) {
153         Ok(action) => action,
154         Err(_) => return uw::_URC_FATAL_PHASE1_ERROR,
155     };
156     if actions as i32 & uw::_UA_SEARCH_PHASE as i32 != 0 {
157         match eh_action {
158             EHAction::None |
159             EHAction::Cleanup(_) => uw::_URC_CONTINUE_UNWIND,
160             EHAction::Catch(_) => uw::_URC_HANDLER_FOUND,
161             EHAction::Terminate => uw::_URC_FATAL_PHASE1_ERROR,
162         }
163     } else {
164         match eh_action {
165             EHAction::None => uw::_URC_CONTINUE_UNWIND,
166             EHAction::Cleanup(lpad) |
167             EHAction::Catch(lpad) => {
168                 uw::_Unwind_SetGR(context, UNWIND_DATA_REG.0, exception_object as uintptr_t);
169                 uw::_Unwind_SetGR(context, UNWIND_DATA_REG.1, 0);
170                 uw::_Unwind_SetIP(context, lpad);
171                 uw::_URC_INSTALL_CONTEXT
172             }
173             EHAction::Terminate => uw::_URC_FATAL_PHASE2_ERROR,
174         }
175     }
176 }
177
178 // ARM EHABI personality routine.
179 // http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.ihi0038b/IHI0038B_ehabi.pdf
180 #[cfg(all(target_arch = "arm", not(target_os = "ios"), not(target_os = "netbsd")))]
181 #[lang = "eh_personality"]
182 #[no_mangle]
183 unsafe extern "C" fn rust_eh_personality(state: uw::_Unwind_State,
184                                          exception_object: *mut uw::_Unwind_Exception,
185                                          context: *mut uw::_Unwind_Context)
186                                          -> uw::_Unwind_Reason_Code {
187     let state = state as c_int;
188     let action = state & uw::_US_ACTION_MASK as c_int;
189     let search_phase = if action == uw::_US_VIRTUAL_UNWIND_FRAME as c_int {
190         // Backtraces on ARM will call the personality routine with
191         // state == _US_VIRTUAL_UNWIND_FRAME | _US_FORCE_UNWIND. In those cases
192         // we want to continue unwinding the stack, otherwise all our backtraces
193         // would end at __rust_try
194         if state & uw::_US_FORCE_UNWIND as c_int != 0 {
195             return continue_unwind(exception_object, context);
196         }
197         true
198     } else if action == uw::_US_UNWIND_FRAME_STARTING as c_int {
199         false
200     } else if action == uw::_US_UNWIND_FRAME_RESUME as c_int {
201         return continue_unwind(exception_object, context);
202     } else {
203         return uw::_URC_FAILURE;
204     };
205
206     // The DWARF unwinder assumes that _Unwind_Context holds things like the function
207     // and LSDA pointers, however ARM EHABI places them into the exception object.
208     // To preserve signatures of functions like _Unwind_GetLanguageSpecificData(), which
209     // take only the context pointer, GCC personality routines stash a pointer to exception_object
210     // in the context, using location reserved for ARM's "scratch register" (r12).
211     uw::_Unwind_SetGR(context,
212                       uw::UNWIND_POINTER_REG,
213                       exception_object as uw::_Unwind_Ptr);
214     // ...A more principled approach would be to provide the full definition of ARM's
215     // _Unwind_Context in our libunwind bindings and fetch the required data from there directly,
216     // bypassing DWARF compatibility functions.
217
218     let eh_action = match find_eh_action(context) {
219         Ok(action) => action,
220         Err(_) => return uw::_URC_FAILURE,
221     };
222     if search_phase {
223         match eh_action {
224             EHAction::None |
225             EHAction::Cleanup(_) => return continue_unwind(exception_object, context),
226             EHAction::Catch(_) => return uw::_URC_HANDLER_FOUND,
227             EHAction::Terminate => return uw::_URC_FAILURE,
228         }
229     } else {
230         match eh_action {
231             EHAction::None => return continue_unwind(exception_object, context),
232             EHAction::Cleanup(lpad) |
233             EHAction::Catch(lpad) => {
234                 uw::_Unwind_SetGR(context, UNWIND_DATA_REG.0, exception_object as uintptr_t);
235                 uw::_Unwind_SetGR(context, UNWIND_DATA_REG.1, 0);
236                 uw::_Unwind_SetIP(context, lpad);
237                 return uw::_URC_INSTALL_CONTEXT;
238             }
239             EHAction::Terminate => return uw::_URC_FAILURE,
240         }
241     }
242
243     // On ARM EHABI the personality routine is responsible for actually
244     // unwinding a single stack frame before returning (ARM EHABI Sec. 6.1).
245     unsafe fn continue_unwind(exception_object: *mut uw::_Unwind_Exception,
246                               context: *mut uw::_Unwind_Context)
247                               -> uw::_Unwind_Reason_Code {
248         if __gnu_unwind_frame(exception_object, context) == uw::_URC_NO_REASON {
249             uw::_URC_CONTINUE_UNWIND
250         } else {
251             uw::_URC_FAILURE
252         }
253     }
254     // defined in libgcc
255     extern "C" {
256         fn __gnu_unwind_frame(exception_object: *mut uw::_Unwind_Exception,
257                               context: *mut uw::_Unwind_Context)
258                               -> uw::_Unwind_Reason_Code;
259     }
260 }
261
262 unsafe fn find_eh_action(context: *mut uw::_Unwind_Context)
263     -> Result<EHAction, ()>
264 {
265     let lsda = uw::_Unwind_GetLanguageSpecificData(context) as *const u8;
266     let mut ip_before_instr: c_int = 0;
267     let ip = uw::_Unwind_GetIPInfo(context, &mut ip_before_instr);
268     let eh_context = EHContext {
269         // The return address points 1 byte past the call instruction,
270         // which could be in the next IP range in LSDA range table.
271         ip: if ip_before_instr != 0 { ip } else { ip - 1 },
272         func_start: uw::_Unwind_GetRegionStart(context),
273         get_text_start: &|| uw::_Unwind_GetTextRelBase(context),
274         get_data_start: &|| uw::_Unwind_GetDataRelBase(context),
275     };
276     eh::find_eh_action(lsda, &eh_context)
277 }
278
279 // See docs in the `unwind` module.
280 #[cfg(all(target_os="windows", target_arch = "x86", target_env="gnu"))]
281 #[lang = "eh_unwind_resume"]
282 #[unwind(allowed)]
283 unsafe extern "C" fn rust_eh_unwind_resume(panic_ctx: *mut u8) -> ! {
284     uw::_Unwind_Resume(panic_ctx as *mut uw::_Unwind_Exception);
285 }
286
287 // Frame unwind info registration
288 //
289 // Each module's image contains a frame unwind info section (usually
290 // ".eh_frame").  When a module is loaded/unloaded into the process, the
291 // unwinder must be informed about the location of this section in memory. The
292 // methods of achieving that vary by the platform.  On some (e.g., Linux), the
293 // unwinder can discover unwind info sections on its own (by dynamically
294 // enumerating currently loaded modules via the dl_iterate_phdr() API and
295 // finding their ".eh_frame" sections); Others, like Windows, require modules
296 // to actively register their unwind info sections via unwinder API.
297 //
298 // This module defines two symbols which are referenced and called from
299 // rsbegin.rs to register our information with the GCC runtime. The
300 // implementation of stack unwinding is (for now) deferred to libgcc_eh, however
301 // Rust crates use these Rust-specific entry points to avoid potential clashes
302 // with any GCC runtime.
303 #[cfg(all(target_os="windows", target_arch = "x86", target_env="gnu"))]
304 pub mod eh_frame_registry {
305     extern "C" {
306         fn __register_frame_info(eh_frame_begin: *const u8, object: *mut u8);
307         fn __deregister_frame_info(eh_frame_begin: *const u8, object: *mut u8);
308     }
309
310     #[no_mangle]
311     pub unsafe extern "C" fn rust_eh_register_frames(eh_frame_begin: *const u8, object: *mut u8) {
312         __register_frame_info(eh_frame_begin, object);
313     }
314
315     #[no_mangle]
316     pub unsafe extern "C" fn rust_eh_unregister_frames(eh_frame_begin: *const u8,
317                                                        object: *mut u8) {
318         __deregister_frame_info(eh_frame_begin, object);
319     }
320 }