lib/ProfileData/CoverageMappingReader.cpp

   1 //=-- CoverageMappingReader.cpp - Code coverage mapping reader ----*- 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 reading coverage mapping data for
  11 // instrumentation based coverage.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "llvm/ProfileData/CoverageMappingReader.h"
  16 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
  17 #include "llvm/Object/ObjectFile.h"
  18 #include "llvm/Support/Debug.h"
  19 #include "llvm/Support/LEB128.h"
  20
  21 using namespace llvm;
  22 using namespace coverage;
  23 using namespace object;
  24
  25 #define DEBUG_TYPE "coverage-mapping"
  26
  27 void CoverageMappingIterator::increment() {
  28   // Check if all the records were read or if an error occurred while reading
  29   // the next record.
  30   if (Reader->readNextRecord(Record))
  31     *this = CoverageMappingIterator();
  32 }
  33
  34 std::error_code RawCoverageReader::readULEB128(uint64_t &Result) {
  35   if (Data.size() < 1)
  36     return error(instrprof_error::truncated);
  37   unsigned N = 0;
  38   Result = decodeULEB128(reinterpret_cast<const uint8_t *>(Data.data()), &N);
  39   if (N > Data.size())
  40     return error(instrprof_error::malformed);
  41   Data = Data.substr(N);
  42   return success();
  43 }
  44
  45 std::error_code RawCoverageReader::readIntMax(uint64_t &Result,
  46                                               uint64_t MaxPlus1) {
  47   if (auto Err = readULEB128(Result))
  48     return Err;
  49   if (Result >= MaxPlus1)
  50     return error(instrprof_error::malformed);
  51   return success();
  52 }
  53
  54 std::error_code RawCoverageReader::readSize(uint64_t &Result) {
  55   if (auto Err = readULEB128(Result))
  56     return Err;
  57   // Sanity check the number.
  58   if (Result > Data.size())
  59     return error(instrprof_error::malformed);
  60   return success();
  61 }
  62
  63 std::error_code RawCoverageReader::readString(StringRef &Result) {
  64   uint64_t Length;
  65   if (auto Err = readSize(Length))
  66     return Err;
  67   Result = Data.substr(0, Length);
  68   Data = Data.substr(Length);
  69   return success();
  70 }
  71
  72 std::error_code RawCoverageFilenamesReader::read() {
  73   uint64_t NumFilenames;
  74   if (auto Err = readSize(NumFilenames))
  75     return Err;
  76   for (size_t I = 0; I < NumFilenames; ++I) {
  77     StringRef Filename;
  78     if (auto Err = readString(Filename))
  79       return Err;
  80     Filenames.push_back(Filename);
  81   }
  82   return success();
  83 }
  84
  85 std::error_code RawCoverageMappingReader::decodeCounter(unsigned Value,
  86                                                         Counter &C) {
  87   auto Tag = Value & Counter::EncodingTagMask;
  88   switch (Tag) {
  89   case Counter::Zero:
  90     C = Counter::getZero();
  91     return success();
  92   case Counter::CounterValueReference:
  93     C = Counter::getCounter(Value >> Counter::EncodingTagBits);
  94     return success();
  95   default:
  96     break;
  97   }
  98   Tag -= Counter::Expression;
  99   switch (Tag) {
 100   case CounterExpression::Subtract:
 101   case CounterExpression::Add: {
 102     auto ID = Value >> Counter::EncodingTagBits;
 103     if (ID >= Expressions.size())
 104       return error(instrprof_error::malformed);
 105     Expressions[ID].Kind = CounterExpression::ExprKind(Tag);
 106     C = Counter::getExpression(ID);
 107     break;
 108   }
 109   default:
 110     return error(instrprof_error::malformed);
 111   }
 112   return success();
 113 }
 114
 115 std::error_code RawCoverageMappingReader::readCounter(Counter &C) {
 116   uint64_t EncodedCounter;
 117   if (auto Err =
 118           readIntMax(EncodedCounter, std::numeric_limits<unsigned>::max()))
 119     return Err;
 120   if (auto Err = decodeCounter(EncodedCounter, C))
 121     return Err;
 122   return success();
 123 }
 124
 125 static const unsigned EncodingExpansionRegionBit = 1
 126                                                    << Counter::EncodingTagBits;
 127
 128 /// \brief Read the sub-array of regions for the given inferred file id.
 129 /// \param NumFileIDs the number of file ids that are defined for this
 130 /// function.
 131 std::error_code RawCoverageMappingReader::readMappingRegionsSubArray(
 132     std::vector<CounterMappingRegion> &MappingRegions, unsigned InferredFileID,
 133     size_t NumFileIDs) {
 134   uint64_t NumRegions;
 135   if (auto Err = readSize(NumRegions))
 136     return Err;
 137   unsigned LineStart = 0;
 138   for (size_t I = 0; I < NumRegions; ++I) {
 139     Counter C;
 140     CounterMappingRegion::RegionKind Kind = CounterMappingRegion::CodeRegion;
 141
 142     // Read the combined counter + region kind.
 143     uint64_t EncodedCounterAndRegion;
 144     if (auto Err = readIntMax(EncodedCounterAndRegion,
 145                               std::numeric_limits<unsigned>::max()))
 146       return Err;
 147     unsigned Tag = EncodedCounterAndRegion & Counter::EncodingTagMask;
 148     uint64_t ExpandedFileID = 0;
 149     if (Tag != Counter::Zero) {
 150       if (auto Err = decodeCounter(EncodedCounterAndRegion, C))
 151         return Err;
 152     } else {
 153       // Is it an expansion region?
 154       if (EncodedCounterAndRegion & EncodingExpansionRegionBit) {
 155         Kind = CounterMappingRegion::ExpansionRegion;
 156         ExpandedFileID = EncodedCounterAndRegion >>
 157                          Counter::EncodingCounterTagAndExpansionRegionTagBits;
 158         if (ExpandedFileID >= NumFileIDs)
 159           return error(instrprof_error::malformed);
 160       } else {
 161         switch (EncodedCounterAndRegion >>
 162                 Counter::EncodingCounterTagAndExpansionRegionTagBits) {
 163         case CounterMappingRegion::CodeRegion:
 164           // Don't do anything when we have a code region with a zero counter.
 165           break;
 166         case CounterMappingRegion::SkippedRegion:
 167           Kind = CounterMappingRegion::SkippedRegion;
 168           break;
 169         default:
 170           return error(instrprof_error::malformed);
 171         }
 172       }
 173     }
 174
 175     // Read the source range.
 176     uint64_t LineStartDelta, ColumnStart, NumLines, ColumnEnd;
 177     if (auto Err =
 178             readIntMax(LineStartDelta, std::numeric_limits<unsigned>::max()))
 179       return Err;
 180     if (auto Err = readULEB128(ColumnStart))
 181       return Err;
 182     if (ColumnStart > std::numeric_limits<unsigned>::max())
 183       return error(instrprof_error::malformed);
 184     if (auto Err = readIntMax(NumLines, std::numeric_limits<unsigned>::max()))
 185       return Err;
 186     if (auto Err = readIntMax(ColumnEnd, std::numeric_limits<unsigned>::max()))
 187       return Err;
 188     LineStart += LineStartDelta;
 189     // Adjust the column locations for the empty regions that are supposed to
 190     // cover whole lines. Those regions should be encoded with the
 191     // column range (1 -> std::numeric_limits<unsigned>::max()), but because
 192     // the encoded std::numeric_limits<unsigned>::max() is several bytes long,
 193     // we set the column range to (0 -> 0) to ensure that the column start and
 194     // column end take up one byte each.
 195     // The std::numeric_limits<unsigned>::max() is used to represent a column
 196     // position at the end of the line without knowing the length of that line.
 197     if (ColumnStart == 0 && ColumnEnd == 0) {
 198       ColumnStart = 1;
 199       ColumnEnd = std::numeric_limits<unsigned>::max();
 200     }
 201
 202     DEBUG({
 203       dbgs() << "Counter in file " << InferredFileID << " " << LineStart << ":"
 204              << ColumnStart << " -> " << (LineStart + NumLines) << ":"
 205              << ColumnEnd << ", ";
 206       if (Kind == CounterMappingRegion::ExpansionRegion)
 207         dbgs() << "Expands to file " << ExpandedFileID;
 208       else
 209         CounterMappingContext(Expressions).dump(C, dbgs());
 210       dbgs() << "\n";
 211     });
 212
 213     MappingRegions.push_back(CounterMappingRegion(
 214         C, InferredFileID, ExpandedFileID, LineStart, ColumnStart,
 215         LineStart + NumLines, ColumnEnd, Kind));
 216   }
 217   return success();
 218 }
 219
 220 std::error_code RawCoverageMappingReader::read() {
 221
 222   // Read the virtual file mapping.
 223   llvm::SmallVector<unsigned, 8> VirtualFileMapping;
 224   uint64_t NumFileMappings;
 225   if (auto Err = readSize(NumFileMappings))
 226     return Err;
 227   for (size_t I = 0; I < NumFileMappings; ++I) {
 228     uint64_t FilenameIndex;
 229     if (auto Err = readIntMax(FilenameIndex, TranslationUnitFilenames.size()))
 230       return Err;
 231     VirtualFileMapping.push_back(FilenameIndex);
 232   }
 233
 234   // Construct the files using unique filenames and virtual file mapping.
 235   for (auto I : VirtualFileMapping) {
 236     Filenames.push_back(TranslationUnitFilenames[I]);
 237   }
 238
 239   // Read the expressions.
 240   uint64_t NumExpressions;
 241   if (auto Err = readSize(NumExpressions))
 242     return Err;
 243   // Create an array of dummy expressions that get the proper counters
 244   // when the expressions are read, and the proper kinds when the counters
 245   // are decoded.
 246   Expressions.resize(
 247       NumExpressions,
 248       CounterExpression(CounterExpression::Subtract, Counter(), Counter()));
 249   for (size_t I = 0; I < NumExpressions; ++I) {
 250     if (auto Err = readCounter(Expressions[I].LHS))
 251       return Err;
 252     if (auto Err = readCounter(Expressions[I].RHS))
 253       return Err;
 254   }
 255
 256   // Read the mapping regions sub-arrays.
 257   for (unsigned InferredFileID = 0, S = VirtualFileMapping.size();
 258        InferredFileID < S; ++InferredFileID) {
 259     if (auto Err = readMappingRegionsSubArray(MappingRegions, InferredFileID,
 260                                               VirtualFileMapping.size()))
 261       return Err;
 262   }
 263
 264   // Set the counters for the expansion regions.
 265   // i.e. Counter of expansion region = counter of the first region
 266   // from the expanded file.
 267   // Perform multiple passes to correctly propagate the counters through
 268   // all the nested expansion regions.
 269   SmallVector<CounterMappingRegion *, 8> FileIDExpansionRegionMapping;
 270   FileIDExpansionRegionMapping.resize(VirtualFileMapping.size(), nullptr);
 271   for (unsigned Pass = 1, S = VirtualFileMapping.size(); Pass < S; ++Pass) {
 272     for (auto &R : MappingRegions) {
 273       if (R.Kind != CounterMappingRegion::ExpansionRegion)
 274         continue;
 275       assert(!FileIDExpansionRegionMapping[R.ExpandedFileID]);
 276       FileIDExpansionRegionMapping[R.ExpandedFileID] = &R;
 277     }
 278     for (auto &R : MappingRegions) {
 279       if (FileIDExpansionRegionMapping[R.FileID]) {
 280         FileIDExpansionRegionMapping[R.FileID]->Count = R.Count;
 281         FileIDExpansionRegionMapping[R.FileID] = nullptr;
 282       }
 283     }
 284   }
 285
 286   return success();
 287 }
 288
 289 namespace {
 290 /// \brief The coverage mapping data for a single function.
 291 /// It points to the function's name.
 292 template <typename IntPtrT> struct CoverageMappingFunctionRecord {
 293   IntPtrT FunctionNamePtr;
 294   uint32_t FunctionNameSize;
 295   uint32_t CoverageMappingSize;
 296   uint64_t FunctionHash;
 297 };
 298
 299 /// \brief The coverage mapping data for a single translation unit.
 300 /// It points to the array of function coverage mapping records and the encoded
 301 /// filenames array.
 302 template <typename IntPtrT> struct CoverageMappingTURecord {
 303   uint32_t FunctionRecordsSize;
 304   uint32_t FilenamesSize;
 305   uint32_t CoverageMappingsSize;
 306   uint32_t Version;
 307 };
 308
 309 /// \brief A helper structure to access the data from a section
 310 /// in an object file.
 311 struct SectionData {
 312   StringRef Data;
 313   uint64_t Address;
 314
 315   std::error_code load(SectionRef &Section) {
 316     if (auto Err = Section.getContents(Data))
 317       return Err;
 318     Address = Section.getAddress();
 319     return instrprof_error::success;
 320   }
 321
 322   std::error_code get(uint64_t Pointer, size_t Size, StringRef &Result) {
 323     if (Pointer < Address)
 324       return instrprof_error::malformed;
 325     auto Offset = Pointer - Address;
 326     if (Offset + Size > Data.size())
 327       return instrprof_error::malformed;
 328     Result = Data.substr(Pointer - Address, Size);
 329     return instrprof_error::success;
 330   }
 331 };
 332 }
 333
 334 template <typename T>
 335 std::error_code readCoverageMappingData(
 336     SectionData &ProfileNames, StringRef Data,
 337     std::vector<BinaryCoverageReader::ProfileMappingRecord> &Records,
 338     std::vector<StringRef> &Filenames) {
 339   llvm::DenseSet<T> UniqueFunctionMappingData;
 340
 341   // Read the records in the coverage data section.
 342   while (!Data.empty()) {
 343     if (Data.size() < sizeof(CoverageMappingTURecord<T>))
 344       return instrprof_error::malformed;
 345     auto TU = reinterpret_cast<const CoverageMappingTURecord<T> *>(Data.data());
 346     Data = Data.substr(sizeof(CoverageMappingTURecord<T>));
 347     switch (TU->Version) {
 348     case CoverageMappingVersion1:
 349       break;
 350     default:
 351       return instrprof_error::unsupported_version;
 352     }
 353     auto Version = CoverageMappingVersion(TU->Version);
 354
 355     // Get the function records.
 356     auto FunctionRecords =
 357         reinterpret_cast<const CoverageMappingFunctionRecord<T> *>(Data.data());
 358     if (Data.size() <
 359         sizeof(CoverageMappingFunctionRecord<T>) * TU->FunctionRecordsSize)
 360       return instrprof_error::malformed;
 361     Data = Data.substr(sizeof(CoverageMappingFunctionRecord<T>) *
 362                        TU->FunctionRecordsSize);
 363
 364     // Get the filenames.
 365     if (Data.size() < TU->FilenamesSize)
 366       return instrprof_error::malformed;
 367     auto RawFilenames = Data.substr(0, TU->FilenamesSize);
 368     Data = Data.substr(TU->FilenamesSize);
 369     size_t FilenamesBegin = Filenames.size();
 370     RawCoverageFilenamesReader Reader(RawFilenames, Filenames);
 371     if (auto Err = Reader.read())
 372       return Err;
 373
 374     // Get the coverage mappings.
 375     if (Data.size() < TU->CoverageMappingsSize)
 376       return instrprof_error::malformed;
 377     auto CoverageMappings = Data.substr(0, TU->CoverageMappingsSize);
 378     Data = Data.substr(TU->CoverageMappingsSize);
 379
 380     for (unsigned I = 0; I < TU->FunctionRecordsSize; ++I) {
 381       auto &MappingRecord = FunctionRecords[I];
 382
 383       // Get the coverage mapping.
 384       if (CoverageMappings.size() < MappingRecord.CoverageMappingSize)
 385         return instrprof_error::malformed;
 386       auto Mapping =
 387           CoverageMappings.substr(0, MappingRecord.CoverageMappingSize);
 388       CoverageMappings =
 389           CoverageMappings.substr(MappingRecord.CoverageMappingSize);
 390
 391       // Ignore this record if we already have a record that points to the same
 392       // function name.
 393       // This is useful to ignore the redundant records for the functions
 394       // with ODR linkage.
 395       if (!UniqueFunctionMappingData.insert(MappingRecord.FunctionNamePtr)
 396                .second)
 397         continue;
 398       StringRef FunctionName;
 399       if (auto Err =
 400               ProfileNames.get(MappingRecord.FunctionNamePtr,
 401                                MappingRecord.FunctionNameSize, FunctionName))
 402         return Err;
 403       Records.push_back(BinaryCoverageReader::ProfileMappingRecord(
 404           Version, FunctionName, MappingRecord.FunctionHash, Mapping,
 405           FilenamesBegin, Filenames.size() - FilenamesBegin));
 406     }
 407   }
 408
 409   return instrprof_error::success;
 410 }
 411
 412 static const char *TestingFormatMagic = "llvmcovmtestdata";
 413
 414 static std::error_code decodeTestingFormat(StringRef Data,
 415                                            SectionData &ProfileNames,
 416                                            StringRef &CoverageMapping) {
 417   Data = Data.substr(StringRef(TestingFormatMagic).size());
 418   if (Data.size() < 1)
 419     return instrprof_error::truncated;
 420   unsigned N = 0;
 421   auto ProfileNamesSize =
 422       decodeULEB128(reinterpret_cast<const uint8_t *>(Data.data()), &N);
 423   if (N > Data.size())
 424     return instrprof_error::malformed;
 425   Data = Data.substr(N);
 426   if (Data.size() < 1)
 427     return instrprof_error::truncated;
 428   N = 0;
 429   ProfileNames.Address =
 430       decodeULEB128(reinterpret_cast<const uint8_t *>(Data.data()), &N);
 431   if (N > Data.size())
 432     return instrprof_error::malformed;
 433   Data = Data.substr(N);
 434   if (Data.size() < ProfileNamesSize)
 435     return instrprof_error::malformed;
 436   ProfileNames.Data = Data.substr(0, ProfileNamesSize);
 437   CoverageMapping = Data.substr(ProfileNamesSize);
 438   return instrprof_error::success;
 439 }
 440
 441 BinaryCoverageReader::BinaryCoverageReader(
 442     std::unique_ptr<MemoryBuffer> &ObjectBuffer)
 443     : CurrentRecord(0) {
 444   if (ObjectBuffer->getBuffer().startswith(TestingFormatMagic)) {
 445     // This is a special format used for testing.
 446     SectionData ProfileNames;
 447     StringRef CoverageMapping;
 448     if (auto Err = decodeTestingFormat(ObjectBuffer->getBuffer(), ProfileNames,
 449                                        CoverageMapping)) {
 450       error(Err);
 451       return;
 452     }
 453     error(readCoverageMappingData<uint64_t>(ProfileNames, CoverageMapping,
 454                                             MappingRecords, Filenames));
 455     Object = OwningBinary<ObjectFile>(std::unique_ptr<ObjectFile>(),
 456                                       std::move(ObjectBuffer));
 457     return;
 458   }
 459
 460   auto File =
 461       object::ObjectFile::createObjectFile(ObjectBuffer->getMemBufferRef());
 462   if (!File)
 463     error(File.getError());
 464   else
 465     Object = OwningBinary<ObjectFile>(std::move(File.get()),
 466                                       std::move(ObjectBuffer));
 467 }
 468
 469 std::error_code BinaryCoverageReader::readHeader() {
 470   const ObjectFile *OF = Object.getBinary();
 471   if (!OF)
 472     return getError();
 473   auto BytesInAddress = OF->getBytesInAddress();
 474   if (BytesInAddress != 4 && BytesInAddress != 8)
 475     return error(instrprof_error::malformed);
 476
 477   // Look for the sections that we are interested in.
 478   int FoundSectionCount = 0;
 479   SectionRef ProfileNames, CoverageMapping;
 480   for (const auto &Section : OF->sections()) {
 481     StringRef Name;
 482     if (auto Err = Section.getName(Name))
 483       return Err;
 484     if (Name == "__llvm_prf_names") {
 485       ProfileNames = Section;
 486     } else if (Name == "__llvm_covmap") {
 487       CoverageMapping = Section;
 488     } else
 489       continue;
 490     ++FoundSectionCount;
 491   }
 492   if (FoundSectionCount != 2)
 493     return error(instrprof_error::bad_header);
 494
 495   // Get the contents of the given sections.
 496   StringRef Data;
 497   if (auto Err = CoverageMapping.getContents(Data))
 498     return Err;
 499   SectionData ProfileNamesData;
 500   if (auto Err = ProfileNamesData.load(ProfileNames))
 501     return Err;
 502
 503   // Load the data from the found sections.
 504   std::error_code Err;
 505   if (BytesInAddress == 4)
 506     Err = readCoverageMappingData<uint32_t>(ProfileNamesData, Data,
 507                                             MappingRecords, Filenames);
 508   else
 509     Err = readCoverageMappingData<uint64_t>(ProfileNamesData, Data,
 510                                             MappingRecords, Filenames);
 511   if (Err)
 512     return error(Err);
 513
 514   return success();
 515 }
 516
 517 std::error_code
 518 BinaryCoverageReader::readNextRecord(CoverageMappingRecord &Record) {
 519   if (CurrentRecord >= MappingRecords.size())
 520     return error(instrprof_error::eof);
 521
 522   FunctionsFilenames.clear();
 523   Expressions.clear();
 524   MappingRegions.clear();
 525   auto &R = MappingRecords[CurrentRecord];
 526   RawCoverageMappingReader Reader(
 527       R.CoverageMapping,
 528       makeArrayRef(Filenames).slice(R.FilenamesBegin, R.FilenamesSize),
 529       FunctionsFilenames, Expressions, MappingRegions);
 530   if (auto Err = Reader.read())
 531     return Err;
 532
 533   Record.FunctionName = R.FunctionName;
 534   Record.FunctionHash = R.FunctionHash;
 535   Record.Filenames = FunctionsFilenames;
 536   Record.Expressions = Expressions;
 537   Record.MappingRegions = MappingRegions;
 538
 539   ++CurrentRecord;
 540   return success();
 541 }