Mate/ClassPool.hs

   1 {-# LANGUAGE CPP #-}
   2 {-# LANGUAGE OverloadedStrings #-}
   3 {-# LANGUAGE ForeignFunctionInterface #-}
   4 #include "debug.h"
   5 module Mate.ClassPool (
   6   getClassInfo,
   7   getClassFile,
   8   getMethodTable,
   9   getObjectSize,
  10   getMethodOffset,
  11   getFieldOffset,
  12   getStaticFieldAddr,
  13   getInterfaceMethodOffset
  14   ) where
  15
  16 import Data.Int
  17 import Data.Word
  18 import Data.Binary
  19 import qualified Data.Map as M
  20 import qualified Data.Set as S
  21 import qualified Data.ByteString.Lazy as B
  22 import Control.Monad
  23
  24 #ifdef DEBUG
  25 import Text.Printf
  26 #endif
  27 #ifdef DBG_CLASS
  28 import JVM.Dump
  29 #endif
  30
  31 import Foreign.Ptr
  32 import Foreign.C.Types
  33 import Foreign.Storable
  34
  35 import JVM.ClassFile
  36 import JVM.Converter
  37
  38 import Mate.BasicBlocks
  39 import {-# SOURCE #-} Mate.MethodPool
  40 import Mate.Types
  41 import Mate.Utilities
  42 import Mate.Debug
  43 import Mate.GarbageAlloc
  44
  45 getClassInfo :: B.ByteString -> IO ClassInfo
  46 getClassInfo path = do
  47   class_map <- get_classmap >>= ptr2classmap
  48   case M.lookup path class_map of
  49     Nothing -> loadAndInitClass path
  50     Just ci -> return ci
  51
  52 getClassFile :: B.ByteString -> IO (Class Resolved)
  53 getClassFile path = do
  54   ci <- getClassInfo path
  55   return $ ciFile ci
  56
  57 getStaticFieldOffset :: B.ByteString -> B.ByteString -> IO CUInt
  58 getStaticFieldOffset path field = do
  59   ci <- getClassInfo path
  60   return $ fromIntegral $ ciStaticMap ci M.! field
  61
  62 getFieldOffset :: B.ByteString -> B.ByteString -> IO Int32
  63 getFieldOffset path field = do
  64   ci <- getClassInfo path
  65   return $ ciFieldMap ci M.! field
  66
  67 -- method + signature plz!
  68 getMethodOffset :: B.ByteString -> B.ByteString -> IO Word32
  69 getMethodOffset path method = do
  70   ci <- getClassInfo path
  71   -- (4+) one slot for "interface-table-ptr"
  72   return $ (+4) $ fromIntegral $ ciMethodMap ci M.! method
  73
  74 getMethodTable :: B.ByteString -> IO Word32
  75 getMethodTable path = do
  76   ci <- getClassInfo path
  77   return $ ciMethodBase ci
  78
  79 getObjectSize :: B.ByteString -> IO Word32
  80 getObjectSize path = do
  81   ci <- getClassInfo path
  82   -- TODO(bernhard): correct sizes for different types...
  83   let fsize = fromIntegral $ M.size $ ciFieldMap ci
  84   -- one slot for "method-table-ptr"
  85   return $ (1 + fsize) * 4
  86
  87 foreign export ccall getStaticFieldAddr :: CUInt -> IO CUInt
  88 getStaticFieldAddr :: CUInt -> IO CUInt
  89 getStaticFieldAddr from = do
  90   trapmap <- get_trapmap >>= ptr2trapmap
  91   let w32_from = fromIntegral from
  92   let sfi = trapmap M.! w32_from
  93   case sfi of
  94     (SFI (StaticFieldInfo cls field)) -> getStaticFieldOffset cls field
  95     _ -> error "getFieldAddr: no trapInfo. abort"
  96
  97 -- interface + method + signature plz!
  98 getInterfaceMethodOffset :: B.ByteString -> B.ByteString -> B.ByteString -> IO Word32
  99 getInterfaceMethodOffset ifname meth sig = do
 100   loadInterface ifname
 101   ifmmap <- get_interfacemethodmap >>= ptr2interfacemethodmap
 102   let k = ifname `B.append` meth `B.append` sig
 103   case M.lookup k ifmmap of
 104     Just w32 -> return $ w32 + 4
 105     Nothing -> error "getInterfaceMethodOffset: no offset set"
 106
 107
 108 loadClass :: B.ByteString -> IO ClassInfo
 109 loadClass path = do
 110   let rpath = toString $ path `B.append` ".class"
 111   cfile <- parseClassFile rpath
 112 #ifdef DBG_CLASS
 113   dumpClass cfile
 114 #endif
 115   -- load all interfaces, which are implemented by this class
 116   sequence_ [ loadInterface i | i <- interfaces cfile ]
 117   superclass <- if path /= "java/lang/Object"
 118       then do
 119         sc <- loadClass $ superClass cfile
 120         return $ Just sc
 121       else return Nothing
 122
 123   (staticmap, fieldmap) <- calculateFields cfile superclass
 124   (methodmap, mbase) <- calculateMethodMap cfile superclass
 125   immap <- get_interfacemethodmap >>= ptr2interfacemethodmap
 126
 127   -- allocate interface offset table for this class
 128   -- TODO(bernhard): we have some duplicates in immap (i.e. some
 129   --                 entries have the same offset), so we could
 130   --                 save some memory here.
 131   iftable <- mallocClassData ((4*) $ M.size immap)
 132   let w32_iftable = fromIntegral $ ptrToIntPtr iftable :: Word32
 133   -- store interface-table at offset 0 in method-table
 134   pokeElemOff (intPtrToPtr $ fromIntegral mbase) 0 w32_iftable
 135   printfCp "staticmap: %s @ %s\n" (show staticmap) (toString path)
 136   printfCp "fieldmap:  %s @ %s\n" (show fieldmap) (toString path)
 137   printfCp "methodmap: %s @ %s\n" (show methodmap) (toString path)
 138   printfCp "mbase: 0x%08x\n" mbase
 139   printfCp "interfacemethod: %s @ %s\n" (show immap) (toString path)
 140   printfCp "iftable: 0x%08x\n" w32_iftable
 141   virtual_map <- get_virtualmap >>= ptr2virtualmap
 142   let virtual_map' = M.insert mbase path virtual_map
 143   virtualmap2ptr virtual_map' >>= set_virtualmap
 144
 145   class_map <- get_classmap >>= ptr2classmap
 146   let new_ci = ClassInfo path cfile staticmap fieldmap methodmap mbase False
 147   let class_map' = M.insert path new_ci class_map
 148   classmap2ptr class_map' >>= set_classmap
 149   return new_ci
 150
 151
 152 loadInterface :: B.ByteString -> IO ()
 153 loadInterface path = do
 154   imap <- get_interfacesmap >>= ptr2interfacesmap
 155   -- interface already loaded?
 156   case M.lookup path imap of
 157     Just _ -> return ()
 158     Nothing -> do
 159       printfCp "interface: loading \"%s\"\n" $ toString path
 160       let ifpath = toString $ path `B.append` ".class"
 161       cfile <- parseClassFile ifpath
 162       -- load "superinterfaces" first
 163       sequence_ [ loadInterface i | i <- interfaces cfile ]
 164       immap <- get_interfacemethodmap >>= ptr2interfacemethodmap
 165
 166       -- load map again, because there could be new entries now
 167       -- due to loading superinterfaces
 168       imap' <- get_interfacesmap >>= ptr2interfacesmap
 169       let max_off = fromIntegral $ M.size immap * 4
 170       -- create index of methods by this interface
 171       let mm = zipbase max_off (classMethods cfile)
 172
 173       -- create for each method from *every* superinterface a entry to,
 174       -- but just put in the same offset as it is already in the map
 175       let (ifnames, methodnames) = unzip $ concat
 176             [ zip (repeat ifname) (classMethods $ imap' M.! ifname)
 177             | ifname <- interfaces cfile ]
 178       let sm = zipWith (\x y -> (entry y, immap M.! getname x y)) ifnames methodnames
 179
 180       -- merge all offset tables
 181       let methodmap = M.fromList sm `M.union` M.fromList mm `M.union` immap
 182       interfacemethodmap2ptr methodmap >>= set_interfacemethodmap
 183
 184       interfacesmap2ptr (M.insert path cfile imap') >>= set_interfacesmap
 185   where
 186   zipbase base = zipWith (\x y -> (entry y, x + base)) [0,4..]
 187   entry = getname path
 188   getname p y = p `B.append` methodName y `B.append` encode (methodSignature y)
 189
 190
 191 calculateFields :: Class Resolved -> Maybe ClassInfo -> IO (FieldMap, FieldMap)
 192 calculateFields cf superclass = do
 193     -- TODO(bernhard): correct sizes. int only atm
 194
 195     let (sfields, ifields) = span (S.member ACC_STATIC . fieldAccessFlags) (classFields cf)
 196
 197     staticbase <- mallocClassData $ fromIntegral (length sfields) * 4
 198     let i_sb = fromIntegral $ ptrToIntPtr staticbase
 199     let sm = zipbase i_sb sfields
 200     let sc_sm = getsupermap superclass ciStaticMap
 201     -- new fields "overwrite" old ones, if they have the same name
 202     let staticmap = M.fromList sm `M.union` sc_sm
 203
 204     let sc_im = getsupermap superclass ciFieldMap
 205     -- "+ 4" for the method table pointer
 206     let max_off = (4+) $ fromIntegral $ M.size sc_im * 4
 207     let im = zipbase max_off ifields
 208     -- new fields "overwrite" old ones, if they have the same name
 209     let fieldmap = M.fromList im `M.union` sc_im
 210
 211     return (staticmap, fieldmap)
 212   where
 213   zipbase base = zipWith (\x y -> (fieldName y, x + base)) [0,4..]
 214
 215 -- helper
 216 getsupermap :: Maybe ClassInfo -> (ClassInfo -> FieldMap) -> FieldMap
 217 getsupermap superclass getter = case superclass of Just x -> getter x; Nothing -> M.empty
 218
 219
 220 calculateMethodMap :: Class Resolved -> Maybe ClassInfo -> IO (FieldMap, Word32)
 221 calculateMethodMap cf superclass = do
 222     let methods = filter
 223                   (\x -> (not . S.member ACC_STATIC . methodAccessFlags) x &&
 224                          ((/=) "<init>" . methodName) x)
 225                   (classMethods cf)
 226     let sc_mm = getsupermap superclass ciMethodMap
 227     let max_off = fromIntegral $ M.size sc_mm * 4
 228     let mm = zipbase max_off methods
 229     let methodmap = M.fromList mm `M.union` sc_mm
 230
 231     -- (+1): one slot for the interface-table-ptr
 232     methodbase <- mallocClassData (((+1) $ fromIntegral $ M.size methodmap) * 4)
 233     return (methodmap, fromIntegral $ ptrToIntPtr methodbase)
 234   where zipbase base = zipWith (\x y -> (entry y, x + base)) [0,4..]
 235           where entry y = methodName y `B.append` encode (methodSignature y)
 236
 237
 238 loadAndInitClass :: B.ByteString -> IO ClassInfo
 239 loadAndInitClass path = do
 240   class_map <- get_classmap >>= ptr2classmap
 241   ci <- case M.lookup path class_map of
 242     Nothing -> loadClass path
 243     Just x -> return x
 244
 245   -- first try to execute class initializer of superclass
 246   when (path /= "java/lang/Object") (void $ loadAndInitClass $ superClass $ ciFile ci)
 247
 248   -- execute class initializer
 249   case lookupMethod "<clinit>" (ciFile ci) of
 250     Just m -> do
 251       hmap <- parseMethod (ciFile ci) "<clinit>"
 252       case hmap of
 253         Just hmap' -> do
 254           let mi = MethodInfo "<clinit>" path (methodSignature m)
 255           entry <- compileBB hmap' mi
 256           addMethodRef entry mi [path]
 257           printfCp "executing static initializer from %s now\n" (toString path)
 258           executeFuncPtr entry
 259           printfCp "static initializer from %s done\n" (toString path)
 260         Nothing -> error "loadClass: static initializer not found (WTF?). abort"
 261     Nothing -> return ()
 262
 263   class_map' <- get_classmap >>= ptr2classmap
 264   let new_ci = ci { ciInitDone = True }
 265   let class_map'' = M.insert path new_ci class_map'
 266   classmap2ptr class_map'' >>= set_classmap
 267   return new_ci