lib/CodeGen/AsmPrinter/WinCodeViewLineTables.cpp

   1 //===-- llvm/lib/CodeGen/AsmPrinter/WinCodeViewLineTables.cpp --*- C++ -*--===//
   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 contains support for writing line tables info into COFF files.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "WinCodeViewLineTables.h"
  15 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
  16 #include "llvm/MC/MCSymbol.h"
  17 #include "llvm/Support/COFF.h"
  18
  19 namespace llvm {
  20
  21 StringRef WinCodeViewLineTables::getFullFilepath(const MDNode *S) {
  22   assert(S);
  23   DIDescriptor D(S);
  24   assert((D.isCompileUnit() || D.isFile() || D.isSubprogram() ||
  25           D.isLexicalBlockFile() || D.isLexicalBlock()) &&
  26          "Unexpected scope info");
  27
  28   DIScope Scope(S);
  29   StringRef Dir = Scope.getDirectory(),
  30             Filename = Scope.getFilename();
  31   char *&Result = DirAndFilenameToFilepathMap[std::make_pair(Dir, Filename)];
  32   if (Result)
  33     return Result;
  34
  35   // Clang emits directory and relative filename info into the IR, but CodeView
  36   // operates on full paths.  We could change Clang to emit full paths too, but
  37   // that would increase the IR size and probably not needed for other users.
  38   // For now, just concatenate and canonicalize the path here.
  39   std::string Filepath;
  40   if (Filename.find(':') == 1)
  41     Filepath = Filename;
  42   else
  43     Filepath = (Dir + Twine("\\") + Filename).str();
  44
  45   // Canonicalize the path.  We have to do it textually because we may no longer
  46   // have access the file in the filesystem.
  47   // First, replace all slashes with backslashes.
  48   std::replace(Filepath.begin(), Filepath.end(), '/', '\\');
  49
  50   // Remove all "\.\" with "\".
  51   size_t Cursor = 0;
  52   while ((Cursor = Filepath.find("\\.\\", Cursor)) != std::string::npos)
  53     Filepath.erase(Cursor, 2);
  54
  55   // Replace all "\XXX\..\" with "\".  Don't try too hard though as the original
  56   // path should be well-formatted, e.g. start with a drive letter, etc.
  57   Cursor = 0;
  58   while ((Cursor = Filepath.find("\\..\\", Cursor)) != std::string::npos) {
  59     // Something's wrong if the path starts with "\..\", abort.
  60     if (Cursor == 0)
  61       break;
  62
  63     size_t PrevSlash = Filepath.rfind('\\', Cursor - 1);
  64     if (PrevSlash == std::string::npos)
  65       // Something's wrong, abort.
  66       break;
  67
  68     Filepath.erase(PrevSlash, Cursor + 3 - PrevSlash);
  69     // The next ".." might be following the one we've just erased.
  70     Cursor = PrevSlash;
  71   }
  72
  73   // Remove all duplicate backslashes.
  74   Cursor = 0;
  75   while ((Cursor = Filepath.find("\\\\", Cursor)) != std::string::npos)
  76     Filepath.erase(Cursor, 1);
  77
  78   Result = strdup(Filepath.c_str());
  79   return StringRef(Result);
  80 }
  81
  82 void WinCodeViewLineTables::maybeRecordLocation(DebugLoc DL,
  83                                                 const MachineFunction *MF) {
  84   const MDNode *Scope = DL.getScope(MF->getFunction()->getContext());
  85   if (!Scope)
  86     return;
  87   StringRef Filename = getFullFilepath(Scope);
  88
  89   // Skip this instruction if it has the same file:line as the previous one.
  90   assert(CurFn);
  91   if (!CurFn->Instrs.empty()) {
  92     const InstrInfoTy &LastInstr = InstrInfo[CurFn->Instrs.back()];
  93     if (LastInstr.Filename == Filename && LastInstr.LineNumber == DL.getLine())
  94       return;
  95   }
  96   FileNameRegistry.add(Filename);
  97
  98   MCSymbol *MCL = Asm->MMI->getContext().CreateTempSymbol();
  99   Asm->OutStreamer.EmitLabel(MCL);
 100   CurFn->Instrs.push_back(MCL);
 101   InstrInfo[MCL] = InstrInfoTy(Filename, DL.getLine());
 102 }
 103
 104 WinCodeViewLineTables::WinCodeViewLineTables(AsmPrinter *AP)
 105     : Asm(nullptr), CurFn(nullptr) {
 106   MachineModuleInfo *MMI = AP->MMI;
 107
 108   // If module doesn't have named metadata anchors or COFF debug section
 109   // is not available, skip any debug info related stuff.
 110   if (!MMI->getModule()->getNamedMetadata("llvm.dbg.cu") ||
 111       !AP->getObjFileLowering().getCOFFDebugSymbolsSection())
 112     return;
 113
 114   // Tell MMI that we have debug info.
 115   MMI->setDebugInfoAvailability(true);
 116   Asm = AP;
 117 }
 118
 119 void WinCodeViewLineTables::endModule() {
 120   if (FnDebugInfo.empty())
 121     return;
 122
 123   assert(Asm != nullptr);
 124   Asm->OutStreamer.SwitchSection(
 125       Asm->getObjFileLowering().getCOFFDebugSymbolsSection());
 126   Asm->EmitInt32(COFF::DEBUG_SECTION_MAGIC);
 127
 128   // The COFF .debug$S section consists of several subsections, each starting
 129   // with a 4-byte control code (e.g. 0xF1, 0xF2, etc) and then a 4-byte length
 130   // of the payload followed by the payload itself.  The subsections are 4-byte
 131   // aligned.
 132
 133   // Emit per-function debug information.  This code is extracted into a
 134   // separate function for readability.
 135   for (size_t I = 0, E = VisitedFunctions.size(); I != E; ++I)
 136     emitDebugInfoForFunction(VisitedFunctions[I]);
 137
 138   // This subsection holds a file index to offset in string table table.
 139   Asm->OutStreamer.AddComment("File index to string table offset subsection");
 140   Asm->EmitInt32(COFF::DEBUG_INDEX_SUBSECTION);
 141   size_t NumFilenames = FileNameRegistry.Infos.size();
 142   Asm->EmitInt32(8 * NumFilenames);
 143   for (size_t I = 0, E = FileNameRegistry.Filenames.size(); I != E; ++I) {
 144     StringRef Filename = FileNameRegistry.Filenames[I];
 145     // For each unique filename, just write its offset in the string table.
 146     Asm->EmitInt32(FileNameRegistry.Infos[Filename].StartOffset);
 147     // The function name offset is not followed by any additional data.
 148     Asm->EmitInt32(0);
 149   }
 150
 151   // This subsection holds the string table.
 152   Asm->OutStreamer.AddComment("String table");
 153   Asm->EmitInt32(COFF::DEBUG_STRING_TABLE_SUBSECTION);
 154   Asm->EmitInt32(FileNameRegistry.LastOffset);
 155   // The payload starts with a null character.
 156   Asm->EmitInt8(0);
 157
 158   for (size_t I = 0, E = FileNameRegistry.Filenames.size(); I != E; ++I) {
 159     // Just emit unique filenames one by one, separated by a null character.
 160     Asm->OutStreamer.EmitBytes(FileNameRegistry.Filenames[I]);
 161     Asm->EmitInt8(0);
 162   }
 163
 164   // No more subsections. Fill with zeros to align the end of the section by 4.
 165   Asm->OutStreamer.EmitFill((-FileNameRegistry.LastOffset) % 4, 0);
 166
 167   clear();
 168 }
 169
 170 static void EmitLabelDiff(MCStreamer &Streamer,
 171                           const MCSymbol *From, const MCSymbol *To,
 172                           unsigned int Size = 4) {
 173   MCSymbolRefExpr::VariantKind Variant = MCSymbolRefExpr::VK_None;
 174   MCContext &Context = Streamer.getContext();
 175   const MCExpr *FromRef = MCSymbolRefExpr::Create(From, Variant, Context),
 176                *ToRef   = MCSymbolRefExpr::Create(To, Variant, Context);
 177   const MCExpr *AddrDelta =
 178       MCBinaryExpr::Create(MCBinaryExpr::Sub, ToRef, FromRef, Context);
 179   Streamer.EmitValue(AddrDelta, Size);
 180 }
 181
 182 void WinCodeViewLineTables::emitDebugInfoForFunction(const Function *GV) {
 183   // For each function there is a separate subsection
 184   // which holds the PC to file:line table.
 185   const MCSymbol *Fn = Asm->getSymbol(GV);
 186   assert(Fn);
 187
 188   const FunctionInfo &FI = FnDebugInfo[GV];
 189   if (FI.Instrs.empty())
 190     return;
 191   assert(FI.End && "Don't know where the function ends?");
 192
 193   const StringRef FuncName = getDISubprogram(GV).getDisplayName();
 194   // Emit a symbol subsection, required by VS2012+ to find function boundaries.
 195   MCSymbol *SymbolsBegin = Asm->MMI->getContext().CreateTempSymbol(),
 196            *SymbolsEnd = Asm->MMI->getContext().CreateTempSymbol();
 197   Asm->OutStreamer.AddComment("Symbol subsection for " + Twine(FuncName));
 198   Asm->EmitInt32(COFF::DEBUG_SYMBOL_SUBSECTION);
 199   EmitLabelDiff(Asm->OutStreamer, SymbolsBegin, SymbolsEnd);
 200   Asm->OutStreamer.EmitLabel(SymbolsBegin);
 201   {
 202     MCSymbol *ProcSegmentBegin = Asm->MMI->getContext().CreateTempSymbol(),
 203              *ProcSegmentEnd = Asm->MMI->getContext().CreateTempSymbol();
 204     EmitLabelDiff(Asm->OutStreamer, ProcSegmentBegin, ProcSegmentEnd, 2);
 205     Asm->OutStreamer.EmitLabel(ProcSegmentBegin);
 206
 207     Asm->EmitInt16(COFF::DEBUG_SYMBOL_TYPE_PROC_START);
 208     // Some bytes of this segment don't seem to be required for basic debugging,
 209     // so just fill them with zeroes.
 210     Asm->OutStreamer.EmitFill(12, 0);
 211     // This is the important bit that tells the debugger where the function
 212     // code is located and what's its size:
 213     EmitLabelDiff(Asm->OutStreamer, Fn, FI.End);
 214     Asm->OutStreamer.EmitFill(12, 0);
 215     Asm->OutStreamer.EmitCOFFSecRel32(Fn);
 216     Asm->OutStreamer.EmitCOFFSectionIndex(Fn);
 217     Asm->EmitInt8(0);
 218     // Emit the function name as a null-terminated string.
 219     Asm->OutStreamer.EmitBytes(FuncName);
 220     Asm->EmitInt8(0);
 221     Asm->OutStreamer.EmitLabel(ProcSegmentEnd);
 222
 223     // We're done with this function.
 224     Asm->EmitInt16(0x0002);
 225     Asm->EmitInt16(COFF::DEBUG_SYMBOL_TYPE_PROC_END);
 226   }
 227   Asm->OutStreamer.EmitLabel(SymbolsEnd);
 228   // Every subsection must be aligned to a 4-byte boundary.
 229   Asm->OutStreamer.EmitFill((-FuncName.size()) % 4, 0);
 230
 231   // PCs/Instructions are grouped into segments sharing the same filename.
 232   // Pre-calculate the lengths (in instructions) of these segments and store
 233   // them in a map for convenience.  Each index in the map is the sequential
 234   // number of the respective instruction that starts a new segment.
 235   DenseMap<size_t, size_t> FilenameSegmentLengths;
 236   size_t LastSegmentEnd = 0;
 237   StringRef PrevFilename = InstrInfo[FI.Instrs[0]].Filename;
 238   for (size_t J = 1, F = FI.Instrs.size(); J != F; ++J) {
 239     if (PrevFilename == InstrInfo[FI.Instrs[J]].Filename)
 240       continue;
 241     FilenameSegmentLengths[LastSegmentEnd] = J - LastSegmentEnd;
 242     LastSegmentEnd = J;
 243     PrevFilename = InstrInfo[FI.Instrs[J]].Filename;
 244   }
 245   FilenameSegmentLengths[LastSegmentEnd] = FI.Instrs.size() - LastSegmentEnd;
 246
 247   // Emit a line table subsection, requred to do PC-to-file:line lookup.
 248   Asm->OutStreamer.AddComment("Line table subsection for " + Twine(FuncName));
 249   Asm->EmitInt32(COFF::DEBUG_LINE_TABLE_SUBSECTION);
 250   MCSymbol *LineTableBegin = Asm->MMI->getContext().CreateTempSymbol(),
 251            *LineTableEnd = Asm->MMI->getContext().CreateTempSymbol();
 252   EmitLabelDiff(Asm->OutStreamer, LineTableBegin, LineTableEnd);
 253   Asm->OutStreamer.EmitLabel(LineTableBegin);
 254
 255   // Identify the function this subsection is for.
 256   Asm->OutStreamer.EmitCOFFSecRel32(Fn);
 257   Asm->OutStreamer.EmitCOFFSectionIndex(Fn);
 258   // Insert padding after a 16-bit section index.
 259   Asm->EmitInt16(0);
 260
 261   // Length of the function's code, in bytes.
 262   EmitLabelDiff(Asm->OutStreamer, Fn, FI.End);
 263
 264   // PC-to-linenumber lookup table:
 265   MCSymbol *FileSegmentEnd = nullptr;
 266   for (size_t J = 0, F = FI.Instrs.size(); J != F; ++J) {
 267     MCSymbol *Instr = FI.Instrs[J];
 268     assert(InstrInfo.count(Instr));
 269
 270     if (FilenameSegmentLengths.count(J)) {
 271       // We came to a beginning of a new filename segment.
 272       if (FileSegmentEnd)
 273         Asm->OutStreamer.EmitLabel(FileSegmentEnd);
 274       StringRef CurFilename = InstrInfo[FI.Instrs[J]].Filename;
 275       assert(FileNameRegistry.Infos.count(CurFilename));
 276       size_t IndexInStringTable =
 277           FileNameRegistry.Infos[CurFilename].FilenameID;
 278       // Each segment starts with the offset of the filename
 279       // in the string table.
 280       Asm->OutStreamer.AddComment(
 281           "Segment for file '" + Twine(CurFilename) + "' begins");
 282       MCSymbol *FileSegmentBegin = Asm->MMI->getContext().CreateTempSymbol();
 283       Asm->OutStreamer.EmitLabel(FileSegmentBegin);
 284       Asm->EmitInt32(8 * IndexInStringTable);
 285
 286       // Number of PC records in the lookup table.
 287       size_t SegmentLength = FilenameSegmentLengths[J];
 288       Asm->EmitInt32(SegmentLength);
 289
 290       // Full size of the segment for this filename, including the prev two
 291       // records.
 292       FileSegmentEnd = Asm->MMI->getContext().CreateTempSymbol();
 293       EmitLabelDiff(Asm->OutStreamer, FileSegmentBegin, FileSegmentEnd);
 294     }
 295
 296     // The first PC with the given linenumber and the linenumber itself.
 297     EmitLabelDiff(Asm->OutStreamer, Fn, Instr);
 298     Asm->EmitInt32(InstrInfo[Instr].LineNumber);
 299   }
 300
 301   if (FileSegmentEnd)
 302     Asm->OutStreamer.EmitLabel(FileSegmentEnd);
 303   Asm->OutStreamer.EmitLabel(LineTableEnd);
 304 }
 305
 306 void WinCodeViewLineTables::beginFunction(const MachineFunction *MF) {
 307   assert(!CurFn && "Can't process two functions at once!");
 308
 309   if (!Asm || !Asm->MMI->hasDebugInfo())
 310     return;
 311
 312   const Function *GV = MF->getFunction();
 313   assert(FnDebugInfo.count(GV) == false);
 314   VisitedFunctions.push_back(GV);
 315   CurFn = &FnDebugInfo[GV];
 316
 317   // Find the end of the function prolog.
 318   // FIXME: is there a simpler a way to do this? Can we just search
 319   // for the first instruction of the function, not the last of the prolog?
 320   DebugLoc PrologEndLoc;
 321   bool EmptyPrologue = true;
 322   for (const auto &MBB : *MF) {
 323     if (!PrologEndLoc.isUnknown())
 324       break;
 325     for (const auto &MI : MBB) {
 326       if (MI.isDebugValue())
 327         continue;
 328
 329       // First known non-DBG_VALUE and non-frame setup location marks
 330       // the beginning of the function body.
 331       // FIXME: do we need the first subcondition?
 332       if (!MI.getFlag(MachineInstr::FrameSetup) &&
 333           (!MI.getDebugLoc().isUnknown())) {
 334         PrologEndLoc = MI.getDebugLoc();
 335         break;
 336       }
 337       EmptyPrologue = false;
 338     }
 339   }
 340   // Record beginning of function if we have a non-empty prologue.
 341   if (!PrologEndLoc.isUnknown() && !EmptyPrologue) {
 342     DebugLoc FnStartDL =
 343         PrologEndLoc.getFnDebugLoc(MF->getFunction()->getContext());
 344     maybeRecordLocation(FnStartDL, MF);
 345   }
 346 }
 347
 348 void WinCodeViewLineTables::endFunction(const MachineFunction *MF) {
 349   if (!Asm || !CurFn)  // We haven't created any debug info for this function.
 350     return;
 351
 352   const Function *GV = MF->getFunction();
 353   assert(FnDebugInfo.count(GV));
 354   assert(CurFn == &FnDebugInfo[GV]);
 355
 356   if (CurFn->Instrs.empty()) {
 357     FnDebugInfo.erase(GV);
 358     VisitedFunctions.pop_back();
 359   } else {
 360     // Define end label for subprogram.
 361     MCSymbol *FunctionEndSym = Asm->OutStreamer.getContext().CreateTempSymbol();
 362     Asm->OutStreamer.EmitLabel(FunctionEndSym);
 363     CurFn->End = FunctionEndSym;
 364   }
 365   CurFn = nullptr;
 366 }
 367
 368 void WinCodeViewLineTables::beginInstruction(const MachineInstr *MI) {
 369   // Ignore DBG_VALUE locations and function prologue.
 370   if (!Asm || MI->isDebugValue() || MI->getFlag(MachineInstr::FrameSetup))
 371     return;
 372   DebugLoc DL = MI->getDebugLoc();
 373   if (DL == PrevInstLoc || DL.isUnknown())
 374     return;
 375   maybeRecordLocation(DL, Asm->MF);
 376 }
 377 }