tools/sancov/sancov.cc

   1 //===-- sancov.cc --------------------------------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file is a command-line tool for reading and analyzing sanitizer
  11 // coverage.
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  14 #include "llvm/DebugInfo/Symbolize/Symbolize.h"
  15 #include "llvm/MC/MCAsmInfo.h"
  16 #include "llvm/MC/MCContext.h"
  17 #include "llvm/MC/MCDisassembler.h"
  18 #include "llvm/MC/MCInst.h"
  19 #include "llvm/MC/MCInstPrinter.h"
  20 #include "llvm/MC/MCInstrAnalysis.h"
  21 #include "llvm/MC/MCInstrInfo.h"
  22 #include "llvm/MC/MCObjectFileInfo.h"
  23 #include "llvm/MC/MCRegisterInfo.h"
  24 #include "llvm/MC/MCSubtargetInfo.h"
  25 #include "llvm/Object/Binary.h"
  26 #include "llvm/Object/ObjectFile.h"
  27 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  28 #include "llvm/Support/Errc.h"
  29 #include "llvm/Support/ErrorOr.h"
  30 #include "llvm/Support/FileSystem.h"
  31 #include "llvm/Support/LineIterator.h"
  32 #include "llvm/Support/ManagedStatic.h"
  33 #include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
  34 #include "llvm/Support/Path.h"
  35 #include "llvm/Support/PrettyStackTrace.h"
  36 #include "llvm/Support/Signals.h"
  37 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
  38 #include "llvm/Support/TargetSelect.h"
  39 #include "llvm/Support/ToolOutputFile.h"
  40 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  41
  42 #include <set>
  43 #include <stdio.h>
  44 #include <string>
  45 #include <vector>
  46
  47 using namespace llvm;
  48
  49 namespace {
  50
  51 // --------- COMMAND LINE FLAGS ---------
  52
  53 enum ActionType {
  54   PrintAction,
  55   CoveredFunctionsAction,
  56   NotCoveredFunctionsAction
  57 };
  58
  59 cl::opt<ActionType> Action(
  60     cl::desc("Action (required)"), cl::Required,
  61     cl::values(clEnumValN(PrintAction, "print", "Print coverage addresses"),
  62                clEnumValN(CoveredFunctionsAction, "covered-functions",
  63                           "Print all covered funcions."),
  64                clEnumValN(NotCoveredFunctionsAction, "not-covered-functions",
  65                           "Print all not covered funcions."),
  66                clEnumValEnd));
  67
  68 static cl::list<std::string> ClInputFiles(cl::Positional, cl::OneOrMore,
  69                                           cl::desc("<filenames...>"));
  70
  71 static cl::opt<std::string>
  72     ClBinaryName("obj", cl::Required,
  73                  cl::desc("Path to object file to be symbolized"));
  74
  75 static cl::opt<bool>
  76     ClDemangle("demangle", cl::init(true),
  77         cl::desc("Print demangled function name."));
  78
  79 static cl::opt<std::string> ClStripPathPrefix(
  80     "strip_path_prefix", cl::init(""),
  81     cl::desc("Strip this prefix from file paths in reports."));
  82
  83 // --------- FORMAT SPECIFICATION ---------
  84
  85 struct FileHeader {
  86   uint32_t Bitness;
  87   uint32_t Magic;
  88 };
  89
  90 static const uint32_t BinCoverageMagic = 0xC0BFFFFF;
  91 static const uint32_t Bitness32 = 0xFFFFFF32;
  92 static const uint32_t Bitness64 = 0xFFFFFF64;
  93
  94 // ---------
  95
  96 static void FailIfError(std::error_code Error) {
  97   if (!Error)
  98     return;
  99   errs() << "Error: " << Error.message() << "(" << Error.value() << ")\n";
 100   exit(1);
 101 }
 102
 103 template <typename T> static void FailIfError(const ErrorOr<T> &E) {
 104   FailIfError(E.getError());
 105 }
 106
 107 static void FailIfNotEmpty(const std::string &E) {
 108   if (E.empty())
 109     return;
 110   errs() << "Error: " << E << "\n";
 111   exit(1);
 112 }
 113
 114 template <typename T>
 115 static void FailIfEmpty(const std::unique_ptr<T> &Ptr,
 116                         const std::string &Message) {
 117   if (Ptr.get())
 118     return;
 119   errs() << "Error: " << Message << "\n";
 120   exit(1);
 121 }
 122
 123 template <typename T>
 124 static void readInts(const char *Start, const char *End,
 125                      std::set<uint64_t> *Ints) {
 126   const T *S = reinterpret_cast<const T *>(Start);
 127   const T *E = reinterpret_cast<const T *>(End);
 128   std::copy(S, E, std::inserter(*Ints, Ints->end()));
 129 }
 130
 131 struct FileLoc {
 132   bool operator<(const FileLoc &RHS) const {
 133     return std::tie(FileName, Line) < std::tie(RHS.FileName, RHS.Line);
 134   }
 135
 136   std::string FileName;
 137   uint32_t Line;
 138 };
 139
 140 struct FunctionLoc {
 141   bool operator<(const FunctionLoc &RHS) const {
 142     return std::tie(Loc, FunctionName) < std::tie(RHS.Loc, RHS.FunctionName);
 143   }
 144
 145   FileLoc Loc;
 146   std::string FunctionName;
 147 };
 148
 149 std::string stripPathPrefix(std::string Path) {
 150   if (ClStripPathPrefix.empty())
 151     return Path;
 152   size_t Pos = Path.find(ClStripPathPrefix);
 153   if (Pos == std::string::npos)
 154     return Path;
 155   return Path.substr(Pos + ClStripPathPrefix.size());
 156 }
 157
 158 // Compute [FileLoc -> FunctionName] map for given addresses.
 159 static std::map<FileLoc, std::string>
 160 computeFunctionsMap(const std::set<uint64_t> &Addrs) {
 161   std::map<FileLoc, std::string> Fns;
 162
 163   symbolize::LLVMSymbolizer::Options SymbolizerOptions;
 164   SymbolizerOptions.Demangle = ClDemangle;
 165   SymbolizerOptions.UseSymbolTable = true;
 166   symbolize::LLVMSymbolizer Symbolizer(SymbolizerOptions);
 167
 168   // Fill in Fns map.
 169   for (auto Addr : Addrs) {
 170     auto InliningInfo = Symbolizer.symbolizeInlinedCode(ClBinaryName, Addr);
 171     FailIfError(InliningInfo);
 172     for (uint32_t i = 0; i < InliningInfo->getNumberOfFrames(); ++i) {
 173       auto FrameInfo = InliningInfo->getFrame(i);
 174       SmallString<256> FileName(FrameInfo.FileName);
 175       sys::path::remove_dots(FileName, /* remove_dot_dot */ true);
 176       FileLoc Loc = {FileName.str(), FrameInfo.Line};
 177       Fns[Loc] = FrameInfo.FunctionName;
 178     }
 179   }
 180
 181   return Fns;
 182 }
 183
 184 // Compute functions for given addresses. It keeps only the first
 185 // occurence of a function within a file.
 186 std::set<FunctionLoc> computeFunctionLocs(const std::set<uint64_t> &Addrs) {
 187   std::map<FileLoc, std::string> Fns = computeFunctionsMap(Addrs);
 188
 189   std::set<FunctionLoc> result;
 190   std::string LastFileName;
 191   std::set<std::string> ProcessedFunctions;
 192
 193   for (const auto &P : Fns) {
 194     std::string FileName = P.first.FileName;
 195     std::string FunctionName = P.second;
 196
 197     if (LastFileName != FileName)
 198       ProcessedFunctions.clear();
 199     LastFileName = FileName;
 200
 201     if (!ProcessedFunctions.insert(FunctionName).second)
 202       continue;
 203
 204     result.insert(FunctionLoc{P.first, P.second});
 205   }
 206
 207   return result;
 208 }
 209
 210 // Locate __sanitizer_cov function address.
 211 static uint64_t findSanitizerCovFunction(const object::ObjectFile &O) {
 212   for (const object::SymbolRef &Symbol : O.symbols()) {
 213     ErrorOr<uint64_t> AddressOrErr = Symbol.getAddress();
 214     FailIfError(AddressOrErr);
 215
 216     ErrorOr<StringRef> Name = Symbol.getName();
 217     FailIfError(Name);
 218
 219     if (Name.get() == "__sanitizer_cov") {
 220       return AddressOrErr.get();
 221     }
 222   }
 223   FailIfNotEmpty("__sanitizer_cov not found");
 224   return 0; // not reachable.
 225 }
 226
 227 // Locate addresses of all coverage points in a file. Coverage point
 228 // is defined as the 'address of instruction following __sanitizer_cov
 229 // call - 1'.
 230 static void getObjectCoveragePoints(const object::ObjectFile &O,
 231                                     std::set<uint64_t> *Addrs) {
 232   Triple TheTriple("unknown-unknown-unknown");
 233   TheTriple.setArch(Triple::ArchType(O.getArch()));
 234   auto TripleName = TheTriple.getTriple();
 235
 236   std::string Error;
 237   const Target *TheTarget = TargetRegistry::lookupTarget(TripleName, Error);
 238   FailIfNotEmpty(Error);
 239
 240   std::unique_ptr<const MCSubtargetInfo> STI(
 241       TheTarget->createMCSubtargetInfo(TripleName, "", ""));
 242   FailIfEmpty(STI, "no subtarget info for target " + TripleName);
 243
 244   std::unique_ptr<const MCRegisterInfo> MRI(
 245       TheTarget->createMCRegInfo(TripleName));
 246   FailIfEmpty(MRI, "no register info for target " + TripleName);
 247
 248   std::unique_ptr<const MCAsmInfo> AsmInfo(
 249       TheTarget->createMCAsmInfo(*MRI, TripleName));
 250   FailIfEmpty(AsmInfo, "no asm info for target " + TripleName);
 251
 252   std::unique_ptr<const MCObjectFileInfo> MOFI(new MCObjectFileInfo);
 253   MCContext Ctx(AsmInfo.get(), MRI.get(), MOFI.get());
 254   std::unique_ptr<MCDisassembler> DisAsm(
 255       TheTarget->createMCDisassembler(*STI, Ctx));
 256   FailIfEmpty(DisAsm, "no disassembler info for target " + TripleName);
 257
 258   std::unique_ptr<const MCInstrInfo> MII(TheTarget->createMCInstrInfo());
 259   FailIfEmpty(MII, "no instruction info for target " + TripleName);
 260
 261   std::unique_ptr<const MCInstrAnalysis> MIA(
 262       TheTarget->createMCInstrAnalysis(MII.get()));
 263   FailIfEmpty(MIA, "no instruction analysis info for target " + TripleName);
 264
 265   uint64_t SanCovAddr = findSanitizerCovFunction(O);
 266
 267   for (const auto Section : O.sections()) {
 268     if (Section.isVirtual() || !Section.isText()) // llvm-objdump does the same.
 269       continue;
 270     uint64_t SectionAddr = Section.getAddress();
 271     uint64_t SectSize = Section.getSize();
 272     if (!SectSize)
 273       continue;
 274
 275     StringRef SectionName;
 276     FailIfError(Section.getName(SectionName));
 277
 278     StringRef BytesStr;
 279     FailIfError(Section.getContents(BytesStr));
 280     ArrayRef<uint8_t> Bytes(reinterpret_cast<const uint8_t *>(BytesStr.data()),
 281                             BytesStr.size());
 282
 283     for (uint64_t Index = 0, Size = 0; Index < Section.getSize();
 284          Index += Size) {
 285       MCInst Inst;
 286       if (!DisAsm->getInstruction(Inst, Size, Bytes.slice(Index),
 287                                   SectionAddr + Index, nulls(), nulls())) {
 288         if (Size == 0)
 289           Size = 1;
 290         continue;
 291       }
 292       uint64_t Target;
 293       if (MIA->isCall(Inst) &&
 294           MIA->evaluateBranch(Inst, SectionAddr + Index, Size, Target)) {
 295         if (Target == SanCovAddr) {
 296           // Sanitizer coverage uses the address of the next instruction - 1.
 297           Addrs->insert(Index + SectionAddr + Size - 1);
 298         }
 299       }
 300     }
 301   }
 302 }
 303
 304 static void getArchiveCoveragePoints(const object::Archive &A,
 305                                      std::set<uint64_t> *Addrs) {
 306   for (auto &ErrorOrChild : A.children()) {
 307     FailIfError(ErrorOrChild);
 308     const object::Archive::Child &C = *ErrorOrChild;
 309     ErrorOr<std::unique_ptr<object::Binary>> ChildOrErr = C.getAsBinary();
 310     FailIfError(ChildOrErr);
 311     if (object::ObjectFile *O =
 312             dyn_cast<object::ObjectFile>(&*ChildOrErr.get()))
 313       getObjectCoveragePoints(*O, Addrs);
 314     else
 315       FailIfError(object::object_error::invalid_file_type);
 316   }
 317 }
 318
 319 // Locate addresses of all coverage points in a file. Coverage point
 320 // is defined as the 'address of instruction following __sanitizer_cov
 321 // call - 1'.
 322 std::set<uint64_t> getCoveragePoints(std::string FileName) {
 323   std::set<uint64_t> Result;
 324
 325   ErrorOr<object::OwningBinary<object::Binary>> BinaryOrErr =
 326       object::createBinary(FileName);
 327   FailIfError(BinaryOrErr);
 328
 329   object::Binary &Binary = *BinaryOrErr.get().getBinary();
 330   if (object::Archive *A = dyn_cast<object::Archive>(&Binary))
 331     getArchiveCoveragePoints(*A, &Result);
 332   else if (object::ObjectFile *O = dyn_cast<object::ObjectFile>(&Binary))
 333     getObjectCoveragePoints(*O, &Result);
 334   else
 335     FailIfError(object::object_error::invalid_file_type);
 336
 337   return Result;
 338 }
 339
 340 static void printFunctionLocs(const std::set<FunctionLoc> &FnLocs,
 341                               raw_ostream &OS) {
 342   for (const FunctionLoc &FnLoc : FnLocs) {
 343     OS << stripPathPrefix(FnLoc.Loc.FileName) << ":" << FnLoc.Loc.Line << " "
 344        << FnLoc.FunctionName << "\n";
 345   }
 346 }
 347
 348 class CoverageData {
 349  public:
 350   // Read single file coverage data.
 351   static ErrorOr<std::unique_ptr<CoverageData>> read(std::string FileName) {
 352     ErrorOr<std::unique_ptr<MemoryBuffer>> BufOrErr =
 353         MemoryBuffer::getFile(FileName);
 354     if (!BufOrErr)
 355       return BufOrErr.getError();
 356     std::unique_ptr<MemoryBuffer> Buf = std::move(BufOrErr.get());
 357     if (Buf->getBufferSize() < 8) {
 358       errs() << "File too small (<8): " << Buf->getBufferSize();
 359       return make_error_code(errc::illegal_byte_sequence);
 360     }
 361     const FileHeader *Header =
 362         reinterpret_cast<const FileHeader *>(Buf->getBufferStart());
 363
 364     if (Header->Magic != BinCoverageMagic) {
 365       errs() << "Wrong magic: " << Header->Magic;
 366       return make_error_code(errc::illegal_byte_sequence);
 367     }
 368
 369     auto Addrs = llvm::make_unique<std::set<uint64_t>>();
 370
 371     switch (Header->Bitness) {
 372     case Bitness64:
 373       readInts<uint64_t>(Buf->getBufferStart() + 8, Buf->getBufferEnd(),
 374                          Addrs.get());
 375       break;
 376     case Bitness32:
 377       readInts<uint32_t>(Buf->getBufferStart() + 8, Buf->getBufferEnd(),
 378                          Addrs.get());
 379       break;
 380     default:
 381       errs() << "Unsupported bitness: " << Header->Bitness;
 382       return make_error_code(errc::illegal_byte_sequence);
 383     }
 384
 385     return std::unique_ptr<CoverageData>(new CoverageData(std::move(Addrs)));
 386   }
 387
 388   // Merge multiple coverage data together.
 389   static std::unique_ptr<CoverageData>
 390   merge(const std::vector<std::unique_ptr<CoverageData>> &Covs) {
 391     auto Addrs = llvm::make_unique<std::set<uint64_t>>();
 392
 393     for (const auto &Cov : Covs)
 394       Addrs->insert(Cov->Addrs->begin(), Cov->Addrs->end());
 395
 396     return std::unique_ptr<CoverageData>(new CoverageData(std::move(Addrs)));
 397   }
 398
 399   // Read list of files and merges their coverage info.
 400   static ErrorOr<std::unique_ptr<CoverageData>>
 401   readAndMerge(const std::vector<std::string> &FileNames) {
 402     std::vector<std::unique_ptr<CoverageData>> Covs;
 403     for (const auto &FileName : FileNames) {
 404       auto Cov = read(FileName);
 405       if (!Cov)
 406         return Cov.getError();
 407       Covs.push_back(std::move(Cov.get()));
 408     }
 409     return merge(Covs);
 410   }
 411
 412   // Print coverage addresses.
 413   void printAddrs(raw_ostream &OS) {
 414     for (auto Addr : *Addrs) {
 415       OS << "0x";
 416       OS.write_hex(Addr);
 417       OS << "\n";
 418     }
 419   }
 420
 421   // Print list of covered functions.
 422   // Line format: <file_name>:<line> <function_name>
 423   void printCoveredFunctions(raw_ostream &OS) {
 424     printFunctionLocs(computeFunctionLocs(*Addrs), OS);
 425   }
 426
 427   // Print list of not covered functions.
 428   // Line format: <file_name>:<line> <function_name>
 429   void printNotCoveredFunctions(raw_ostream &OS) {
 430     std::set<FunctionLoc> AllFns =
 431         computeFunctionLocs(getCoveragePoints(ClBinaryName));
 432     std::set<FunctionLoc> CoveredFns = computeFunctionLocs(*Addrs);
 433
 434     std::set<FunctionLoc> NotCoveredFns;
 435     std::set_difference(AllFns.begin(), AllFns.end(), CoveredFns.begin(),
 436                         CoveredFns.end(),
 437                         std::inserter(NotCoveredFns, NotCoveredFns.end()));
 438     printFunctionLocs(NotCoveredFns, OS);
 439   }
 440
 441 private:
 442   explicit CoverageData(std::unique_ptr<std::set<uint64_t>> Addrs)
 443       : Addrs(std::move(Addrs)) {}
 444
 445   std::unique_ptr<std::set<uint64_t>> Addrs;
 446 };
 447 } // namespace
 448
 449 int main(int argc, char **argv) {
 450   // Print stack trace if we signal out.
 451   sys::PrintStackTraceOnErrorSignal();
 452   PrettyStackTraceProgram X(argc, argv);
 453   llvm_shutdown_obj Y; // Call llvm_shutdown() on exit.
 454
 455   llvm::InitializeAllTargetInfos();
 456   llvm::InitializeAllTargetMCs();
 457   llvm::InitializeAllDisassemblers();
 458
 459   cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv, "Sanitizer Coverage Processing Tool");
 460
 461   auto CovData = CoverageData::readAndMerge(ClInputFiles);
 462   FailIfError(CovData);
 463
 464   switch (Action) {
 465   case PrintAction: {
 466     CovData.get()->printAddrs(outs());
 467     return 0;
 468   }
 469   case CoveredFunctionsAction: {
 470     CovData.get()->printCoveredFunctions(outs());
 471     return 0;
 472   }
 473   case NotCoveredFunctionsAction: {
 474     CovData.get()->printNotCoveredFunctions(outs());
 475     return 0;
 476   }
 477   }
 478
 479   llvm_unreachable("unsupported action");
 480 }