lib/ProfileData/CoverageMapping.cpp

   1 //=-- CoverageMapping.cpp - Code coverage mapping support ---------*- 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 clang's and llvm's instrumentation based
  11 // code coverage.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "llvm/ProfileData/CoverageMapping.h"
  16 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  17 #include "llvm/ADT/Optional.h"
  18 #include "llvm/ADT/SmallBitVector.h"
  19 #include "llvm/ProfileData/CoverageMappingReader.h"
  20 #include "llvm/ProfileData/InstrProfReader.h"
  21 #include "llvm/Support/Debug.h"
  22 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  23 #include "llvm/Support/ManagedStatic.h"
  24 #include "llvm/Support/Path.h"
  25 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  26
  27 using namespace llvm;
  28 using namespace coverage;
  29
  30 #define DEBUG_TYPE "coverage-mapping"
  31
  32 Counter CounterExpressionBuilder::get(const CounterExpression &E) {
  33   auto It = ExpressionIndices.find(E);
  34   if (It != ExpressionIndices.end())
  35     return Counter::getExpression(It->second);
  36   unsigned I = Expressions.size();
  37   Expressions.push_back(E);
  38   ExpressionIndices[E] = I;
  39   return Counter::getExpression(I);
  40 }
  41
  42 void CounterExpressionBuilder::extractTerms(
  43     Counter C, int Sign, SmallVectorImpl<std::pair<unsigned, int>> &Terms) {
  44   switch (C.getKind()) {
  45   case Counter::Zero:
  46     break;
  47   case Counter::CounterValueReference:
  48     Terms.push_back(std::make_pair(C.getCounterID(), Sign));
  49     break;
  50   case Counter::Expression:
  51     const auto &E = Expressions[C.getExpressionID()];
  52     extractTerms(E.LHS, Sign, Terms);
  53     extractTerms(E.RHS, E.Kind == CounterExpression::Subtract ? -Sign : Sign,
  54                  Terms);
  55     break;
  56   }
  57 }
  58
  59 Counter CounterExpressionBuilder::simplify(Counter ExpressionTree) {
  60   // Gather constant terms.
  61   llvm::SmallVector<std::pair<unsigned, int>, 32> Terms;
  62   extractTerms(ExpressionTree, +1, Terms);
  63
  64   // If there are no terms, this is just a zero. The algorithm below assumes at
  65   // least one term.
  66   if (Terms.size() == 0)
  67     return Counter::getZero();
  68
  69   // Group the terms by counter ID.
  70   std::sort(Terms.begin(), Terms.end(),
  71             [](const std::pair<unsigned, int> &LHS,
  72                const std::pair<unsigned, int> &RHS) {
  73     return LHS.first < RHS.first;
  74   });
  75
  76   // Combine terms by counter ID to eliminate counters that sum to zero.
  77   auto Prev = Terms.begin();
  78   for (auto I = Prev + 1, E = Terms.end(); I != E; ++I) {
  79     if (I->first == Prev->first) {
  80       Prev->second += I->second;
  81       continue;
  82     }
  83     ++Prev;
  84     *Prev = *I;
  85   }
  86   Terms.erase(++Prev, Terms.end());
  87
  88   Counter C;
  89   // Create additions. We do this before subtractions to avoid constructs like
  90   // ((0 - X) + Y), as opposed to (Y - X).
  91   for (auto Term : Terms) {
  92     if (Term.second <= 0)
  93       continue;
  94     for (int I = 0; I < Term.second; ++I)
  95       if (C.isZero())
  96         C = Counter::getCounter(Term.first);
  97       else
  98         C = get(CounterExpression(CounterExpression::Add, C,
  99                                   Counter::getCounter(Term.first)));
 100   }
 101
 102   // Create subtractions.
 103   for (auto Term : Terms) {
 104     if (Term.second >= 0)
 105       continue;
 106     for (int I = 0; I < -Term.second; ++I)
 107       C = get(CounterExpression(CounterExpression::Subtract, C,
 108                                 Counter::getCounter(Term.first)));
 109   }
 110   return C;
 111 }
 112
 113 Counter CounterExpressionBuilder::add(Counter LHS, Counter RHS) {
 114   return simplify(get(CounterExpression(CounterExpression::Add, LHS, RHS)));
 115 }
 116
 117 Counter CounterExpressionBuilder::subtract(Counter LHS, Counter RHS) {
 118   return simplify(
 119       get(CounterExpression(CounterExpression::Subtract, LHS, RHS)));
 120 }
 121
 122 void CounterMappingContext::dump(const Counter &C,
 123                                  llvm::raw_ostream &OS) const {
 124   switch (C.getKind()) {
 125   case Counter::Zero:
 126     OS << '0';
 127     return;
 128   case Counter::CounterValueReference:
 129     OS << '#' << C.getCounterID();
 130     break;
 131   case Counter::Expression: {
 132     if (C.getExpressionID() >= Expressions.size())
 133       return;
 134     const auto &E = Expressions[C.getExpressionID()];
 135     OS << '(';
 136     dump(E.LHS, OS);
 137     OS << (E.Kind == CounterExpression::Subtract ? " - " : " + ");
 138     dump(E.RHS, OS);
 139     OS << ')';
 140     break;
 141   }
 142   }
 143   if (CounterValues.empty())
 144     return;
 145   ErrorOr<int64_t> Value = evaluate(C);
 146   if (!Value)
 147     return;
 148   OS << '[' << *Value << ']';
 149 }
 150
 151 ErrorOr<int64_t> CounterMappingContext::evaluate(const Counter &C) const {
 152   switch (C.getKind()) {
 153   case Counter::Zero:
 154     return 0;
 155   case Counter::CounterValueReference:
 156     if (C.getCounterID() >= CounterValues.size())
 157       return std::make_error_code(std::errc::argument_out_of_domain);
 158     return CounterValues[C.getCounterID()];
 159   case Counter::Expression: {
 160     if (C.getExpressionID() >= Expressions.size())
 161       return std::make_error_code(std::errc::argument_out_of_domain);
 162     const auto &E = Expressions[C.getExpressionID()];
 163     ErrorOr<int64_t> LHS = evaluate(E.LHS);
 164     if (!LHS)
 165       return LHS;
 166     ErrorOr<int64_t> RHS = evaluate(E.RHS);
 167     if (!RHS)
 168       return RHS;
 169     return E.Kind == CounterExpression::Subtract ? *LHS - *RHS : *LHS + *RHS;
 170   }
 171   }
 172   llvm_unreachable("Unhandled CounterKind");
 173 }
 174
 175 void FunctionRecordIterator::skipOtherFiles() {
 176   while (Current != Records.end() && !Filename.empty() &&
 177          Filename != Current->Filenames[0])
 178     ++Current;
 179   if (Current == Records.end())
 180     *this = FunctionRecordIterator();
 181 }
 182
 183 /// Get the function name from the record, removing the filename prefix if
 184 /// necessary.
 185 static StringRef getFuncNameWithoutPrefix(const CoverageMappingRecord &Record) {
 186   StringRef FunctionName = Record.FunctionName;
 187   if (Record.Filenames.empty())
 188     return FunctionName;
 189   StringRef Filename = sys::path::filename(Record.Filenames[0]);
 190   if (FunctionName.startswith(Filename))
 191     FunctionName = FunctionName.drop_front(Filename.size() + 1);
 192   return FunctionName;
 193 }
 194
 195 ErrorOr<std::unique_ptr<CoverageMapping>>
 196 CoverageMapping::load(CoverageMappingReader &CoverageReader,
 197                       IndexedInstrProfReader &ProfileReader) {
 198   auto Coverage = std::unique_ptr<CoverageMapping>(new CoverageMapping());
 199
 200   std::vector<uint64_t> Counts;
 201   for (const auto &Record : CoverageReader) {
 202     CounterMappingContext Ctx(Record.Expressions);
 203
 204     Counts.clear();
 205     if (std::error_code EC = ProfileReader.getFunctionCounts(
 206             Record.FunctionName, Record.FunctionHash, Counts)) {
 207       if (EC == instrprof_error::hash_mismatch) {
 208         Coverage->MismatchedFunctionCount++;
 209         continue;
 210       } else if (EC != instrprof_error::unknown_function)
 211         return EC;
 212     } else
 213       Ctx.setCounts(Counts);
 214
 215     assert(!Record.MappingRegions.empty() && "Function has no regions");
 216
 217     FunctionRecord Function(getFuncNameWithoutPrefix(Record), Record.Filenames);
 218     for (const auto &Region : Record.MappingRegions) {
 219       ErrorOr<int64_t> ExecutionCount = Ctx.evaluate(Region.Count);
 220       if (!ExecutionCount)
 221         break;
 222       Function.pushRegion(Region, *ExecutionCount);
 223     }
 224     if (Function.CountedRegions.size() != Record.MappingRegions.size()) {
 225       Coverage->MismatchedFunctionCount++;
 226       continue;
 227     }
 228
 229     Coverage->Functions.push_back(std::move(Function));
 230   }
 231
 232   return std::move(Coverage);
 233 }
 234
 235 ErrorOr<std::unique_ptr<CoverageMapping>>
 236 CoverageMapping::load(StringRef ObjectFilename, StringRef ProfileFilename,
 237                       Triple::ArchType Arch) {
 238   auto CounterMappingBuff = MemoryBuffer::getFileOrSTDIN(ObjectFilename);
 239   if (std::error_code EC = CounterMappingBuff.getError())
 240     return EC;
 241   auto CoverageReaderOrErr =
 242       BinaryCoverageReader::create(CounterMappingBuff.get(), Arch);
 243   if (std::error_code EC = CoverageReaderOrErr.getError())
 244     return EC;
 245   auto CoverageReader = std::move(CoverageReaderOrErr.get());
 246   auto ProfileReaderOrErr = IndexedInstrProfReader::create(ProfileFilename);
 247   if (auto EC = ProfileReaderOrErr.getError())
 248     return EC;
 249   auto ProfileReader = std::move(ProfileReaderOrErr.get());
 250   return load(*CoverageReader, *ProfileReader);
 251 }
 252
 253 namespace {
 254 /// \brief Distributes functions into instantiation sets.
 255 ///
 256 /// An instantiation set is a collection of functions that have the same source
 257 /// code, ie, template functions specializations.
 258 class FunctionInstantiationSetCollector {
 259   typedef DenseMap<std::pair<unsigned, unsigned>,
 260                    std::vector<const FunctionRecord *>> MapT;
 261   MapT InstantiatedFunctions;
 262
 263 public:
 264   void insert(const FunctionRecord &Function, unsigned FileID) {
 265     auto I = Function.CountedRegions.begin(), E = Function.CountedRegions.end();
 266     while (I != E && I->FileID != FileID)
 267       ++I;
 268     assert(I != E && "function does not cover the given file");
 269     auto &Functions = InstantiatedFunctions[I->startLoc()];
 270     Functions.push_back(&Function);
 271   }
 272
 273   MapT::iterator begin() { return InstantiatedFunctions.begin(); }
 274
 275   MapT::iterator end() { return InstantiatedFunctions.end(); }
 276 };
 277
 278 class SegmentBuilder {
 279   std::vector<CoverageSegment> Segments;
 280   SmallVector<const CountedRegion *, 8> ActiveRegions;
 281
 282   /// Start a segment with no count specified.
 283   void startSegment(unsigned Line, unsigned Col) {
 284     DEBUG(dbgs() << "Top level segment at " << Line << ":" << Col << "\n");
 285     Segments.emplace_back(Line, Col, /*IsRegionEntry=*/false);
 286   }
 287
 288   /// Start a segment with the given Region's count.
 289   void startSegment(unsigned Line, unsigned Col, bool IsRegionEntry,
 290                     const CountedRegion &Region) {
 291     if (Segments.empty())
 292       Segments.emplace_back(Line, Col, IsRegionEntry);
 293     CoverageSegment S = Segments.back();
 294     // Avoid creating empty regions.
 295     if (S.Line != Line || S.Col != Col) {
 296       Segments.emplace_back(Line, Col, IsRegionEntry);
 297       S = Segments.back();
 298     }
 299     DEBUG(dbgs() << "Segment at " << Line << ":" << Col);
 300     // Set this region's count.
 301     if (Region.Kind != coverage::CounterMappingRegion::SkippedRegion) {
 302       DEBUG(dbgs() << " with count " << Region.ExecutionCount);
 303       Segments.back().setCount(Region.ExecutionCount);
 304     }
 305     DEBUG(dbgs() << "\n");
 306   }
 307
 308   /// Start a segment for the given region.
 309   void startSegment(const CountedRegion &Region) {
 310     startSegment(Region.LineStart, Region.ColumnStart, true, Region);
 311   }
 312
 313   /// Pop the top region off of the active stack, starting a new segment with
 314   /// the containing Region's count.
 315   void popRegion() {
 316     const CountedRegion *Active = ActiveRegions.back();
 317     unsigned Line = Active->LineEnd, Col = Active->ColumnEnd;
 318     ActiveRegions.pop_back();
 319     if (ActiveRegions.empty())
 320       startSegment(Line, Col);
 321     else
 322       startSegment(Line, Col, false, *ActiveRegions.back());
 323   }
 324
 325 public:
 326   /// Build a list of CoverageSegments from a sorted list of Regions.
 327   std::vector<CoverageSegment> buildSegments(ArrayRef<CountedRegion> Regions) {
 328     const CountedRegion *PrevRegion = nullptr;
 329     for (const auto &Region : Regions) {
 330       // Pop any regions that end before this one starts.
 331       while (!ActiveRegions.empty() &&
 332              ActiveRegions.back()->endLoc() <= Region.startLoc())
 333         popRegion();
 334       if (PrevRegion && PrevRegion->startLoc() == Region.startLoc() &&
 335           PrevRegion->endLoc() == Region.endLoc()) {
 336         if (Region.Kind == coverage::CounterMappingRegion::CodeRegion)
 337           Segments.back().addCount(Region.ExecutionCount);
 338       } else {
 339         // Add this region to the stack.
 340         ActiveRegions.push_back(&Region);
 341         startSegment(Region);
 342       }
 343       PrevRegion = &Region;
 344     }
 345     // Pop any regions that are left in the stack.
 346     while (!ActiveRegions.empty())
 347       popRegion();
 348     return Segments;
 349   }
 350 };
 351 }
 352
 353 std::vector<StringRef> CoverageMapping::getUniqueSourceFiles() const {
 354   std::vector<StringRef> Filenames;
 355   for (const auto &Function : getCoveredFunctions())
 356     Filenames.insert(Filenames.end(), Function.Filenames.begin(),
 357                      Function.Filenames.end());
 358   std::sort(Filenames.begin(), Filenames.end());
 359   auto Last = std::unique(Filenames.begin(), Filenames.end());
 360   Filenames.erase(Last, Filenames.end());
 361   return Filenames;
 362 }
 363
 364 static SmallBitVector gatherFileIDs(StringRef SourceFile,
 365                                     const FunctionRecord &Function) {
 366   SmallBitVector FilenameEquivalence(Function.Filenames.size(), false);
 367   for (unsigned I = 0, E = Function.Filenames.size(); I < E; ++I)
 368     if (SourceFile == Function.Filenames[I])
 369       FilenameEquivalence[I] = true;
 370   return FilenameEquivalence;
 371 }
 372
 373 static Optional<unsigned> findMainViewFileID(StringRef SourceFile,
 374                                              const FunctionRecord &Function) {
 375   SmallBitVector IsNotExpandedFile(Function.Filenames.size(), true);
 376   SmallBitVector FilenameEquivalence = gatherFileIDs(SourceFile, Function);
 377   for (const auto &CR : Function.CountedRegions)
 378     if (CR.Kind == CounterMappingRegion::ExpansionRegion &&
 379         FilenameEquivalence[CR.FileID])
 380       IsNotExpandedFile[CR.ExpandedFileID] = false;
 381   IsNotExpandedFile &= FilenameEquivalence;
 382   int I = IsNotExpandedFile.find_first();
 383   if (I == -1)
 384     return None;
 385   return I;
 386 }
 387
 388 static Optional<unsigned> findMainViewFileID(const FunctionRecord &Function) {
 389   SmallBitVector IsNotExpandedFile(Function.Filenames.size(), true);
 390   for (const auto &CR : Function.CountedRegions)
 391     if (CR.Kind == CounterMappingRegion::ExpansionRegion)
 392       IsNotExpandedFile[CR.ExpandedFileID] = false;
 393   int I = IsNotExpandedFile.find_first();
 394   if (I == -1)
 395     return None;
 396   return I;
 397 }
 398
 399 /// Sort a nested sequence of regions from a single file.
 400 template <class It> static void sortNestedRegions(It First, It Last) {
 401   std::sort(First, Last,
 402             [](const CountedRegion &LHS, const CountedRegion &RHS) {
 403     if (LHS.startLoc() == RHS.startLoc())
 404       // When LHS completely contains RHS, we sort LHS first.
 405       return RHS.endLoc() < LHS.endLoc();
 406     return LHS.startLoc() < RHS.startLoc();
 407   });
 408 }
 409
 410 static bool isExpansion(const CountedRegion &R, unsigned FileID) {
 411   return R.Kind == CounterMappingRegion::ExpansionRegion && R.FileID == FileID;
 412 }
 413
 414 CoverageData CoverageMapping::getCoverageForFile(StringRef Filename) {
 415   CoverageData FileCoverage(Filename);
 416   std::vector<coverage::CountedRegion> Regions;
 417
 418   for (const auto &Function : Functions) {
 419     auto MainFileID = findMainViewFileID(Filename, Function);
 420     if (!MainFileID)
 421       continue;
 422     auto FileIDs = gatherFileIDs(Filename, Function);
 423     for (const auto &CR : Function.CountedRegions)
 424       if (FileIDs.test(CR.FileID)) {
 425         Regions.push_back(CR);
 426         if (isExpansion(CR, *MainFileID))
 427           FileCoverage.Expansions.emplace_back(CR, Function);
 428       }
 429   }
 430
 431   sortNestedRegions(Regions.begin(), Regions.end());
 432   DEBUG(dbgs() << "Emitting segments for file: " << Filename << "\n");
 433   FileCoverage.Segments = SegmentBuilder().buildSegments(Regions);
 434
 435   return FileCoverage;
 436 }
 437
 438 std::vector<const FunctionRecord *>
 439 CoverageMapping::getInstantiations(StringRef Filename) {
 440   FunctionInstantiationSetCollector InstantiationSetCollector;
 441   for (const auto &Function : Functions) {
 442     auto MainFileID = findMainViewFileID(Filename, Function);
 443     if (!MainFileID)
 444       continue;
 445     InstantiationSetCollector.insert(Function, *MainFileID);
 446   }
 447
 448   std::vector<const FunctionRecord *> Result;
 449   for (const auto &InstantiationSet : InstantiationSetCollector) {
 450     if (InstantiationSet.second.size() < 2)
 451       continue;
 452     Result.insert(Result.end(), InstantiationSet.second.begin(),
 453                   InstantiationSet.second.end());
 454   }
 455   return Result;
 456 }
 457
 458 CoverageData
 459 CoverageMapping::getCoverageForFunction(const FunctionRecord &Function) {
 460   auto MainFileID = findMainViewFileID(Function);
 461   if (!MainFileID)
 462     return CoverageData();
 463
 464   CoverageData FunctionCoverage(Function.Filenames[*MainFileID]);
 465   std::vector<coverage::CountedRegion> Regions;
 466   for (const auto &CR : Function.CountedRegions)
 467     if (CR.FileID == *MainFileID) {
 468       Regions.push_back(CR);
 469       if (isExpansion(CR, *MainFileID))
 470         FunctionCoverage.Expansions.emplace_back(CR, Function);
 471     }
 472
 473   sortNestedRegions(Regions.begin(), Regions.end());
 474   DEBUG(dbgs() << "Emitting segments for function: " << Function.Name << "\n");
 475   FunctionCoverage.Segments = SegmentBuilder().buildSegments(Regions);
 476
 477   return FunctionCoverage;
 478 }
 479
 480 CoverageData
 481 CoverageMapping::getCoverageForExpansion(const ExpansionRecord &Expansion) {
 482   CoverageData ExpansionCoverage(
 483       Expansion.Function.Filenames[Expansion.FileID]);
 484   std::vector<coverage::CountedRegion> Regions;
 485   for (const auto &CR : Expansion.Function.CountedRegions)
 486     if (CR.FileID == Expansion.FileID) {
 487       Regions.push_back(CR);
 488       if (isExpansion(CR, Expansion.FileID))
 489         ExpansionCoverage.Expansions.emplace_back(CR, Expansion.Function);
 490     }
 491
 492   sortNestedRegions(Regions.begin(), Regions.end());
 493   DEBUG(dbgs() << "Emitting segments for expansion of file " << Expansion.FileID
 494                << "\n");
 495   ExpansionCoverage.Segments = SegmentBuilder().buildSegments(Regions);
 496
 497   return ExpansionCoverage;
 498 }
 499
 500 namespace {
 501 class CoverageMappingErrorCategoryType : public std::error_category {
 502   const char *name() const LLVM_NOEXCEPT override { return "llvm.coveragemap"; }
 503   std::string message(int IE) const override {
 504     auto E = static_cast<coveragemap_error>(IE);
 505     switch (E) {
 506     case coveragemap_error::success:
 507       return "Success";
 508     case coveragemap_error::eof:
 509       return "End of File";
 510     case coveragemap_error::no_data_found:
 511       return "No coverage data found";
 512     case coveragemap_error::unsupported_version:
 513       return "Unsupported coverage format version";
 514     case coveragemap_error::truncated:
 515       return "Truncated coverage data";
 516     case coveragemap_error::malformed:
 517       return "Malformed coverage data";
 518     }
 519     llvm_unreachable("A value of coveragemap_error has no message.");
 520   }
 521 };
 522 }
 523
 524 static ManagedStatic<CoverageMappingErrorCategoryType> ErrorCategory;
 525
 526 const std::error_category &llvm::coveragemap_category() {
 527   return *ErrorCategory;
 528 }