DebugInfo: Delete subclasses of DIScope
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Instrumentation / GCOVProfiling.cpp
1 //===- GCOVProfiling.cpp - Insert edge counters for gcov profiling --------===//
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 pass implements GCOV-style profiling. When this pass is run it emits
11 // "gcno" files next to the existing source, and instruments the code that runs
12 // to records the edges between blocks that run and emit a complementary "gcda"
13 // file on exit.
14 //
15 //===----------------------------------------------------------------------===//
16
17 #include "llvm/Transforms/Instrumentation.h"
18 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
19 #include "llvm/ADT/Hashing.h"
20 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
21 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
22 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
23 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
24 #include "llvm/ADT/UniqueVector.h"
25 #include "llvm/IR/DebugInfo.h"
26 #include "llvm/IR/DebugLoc.h"
27 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
28 #include "llvm/IR/InstIterator.h"
29 #include "llvm/IR/Instructions.h"
30 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
31 #include "llvm/IR/Module.h"
32 #include "llvm/Pass.h"
33 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
34 #include "llvm/Support/Debug.h"
35 #include "llvm/Support/FileSystem.h"
36 #include "llvm/Support/Path.h"
37 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
38 #include "llvm/Transforms/Utils/ModuleUtils.h"
39 #include <algorithm>
40 #include <memory>
41 #include <string>
42 #include <utility>
43 using namespace llvm;
44
45 #define DEBUG_TYPE "insert-gcov-profiling"
46
47 static cl::opt<std::string>
48 DefaultGCOVVersion("default-gcov-version", cl::init("402*"), cl::Hidden,
49                    cl::ValueRequired);
50 static cl::opt<bool> DefaultExitBlockBeforeBody("gcov-exit-block-before-body",
51                                                 cl::init(false), cl::Hidden);
52
53 GCOVOptions GCOVOptions::getDefault() {
54   GCOVOptions Options;
55   Options.EmitNotes = true;
56   Options.EmitData = true;
57   Options.UseCfgChecksum = false;
58   Options.NoRedZone = false;
59   Options.FunctionNamesInData = true;
60   Options.ExitBlockBeforeBody = DefaultExitBlockBeforeBody;
61
62   if (DefaultGCOVVersion.size() != 4) {
63     llvm::report_fatal_error(std::string("Invalid -default-gcov-version: ") +
64                              DefaultGCOVVersion);
65   }
66   memcpy(Options.Version, DefaultGCOVVersion.c_str(), 4);
67   return Options;
68 }
69
70 namespace {
71   class GCOVFunction;
72
73   class GCOVProfiler : public ModulePass {
74   public:
75     static char ID;
76     GCOVProfiler() : GCOVProfiler(GCOVOptions::getDefault()) {}
77     GCOVProfiler(const GCOVOptions &Opts) : ModulePass(ID), Options(Opts) {
78       assert((Options.EmitNotes || Options.EmitData) &&
79              "GCOVProfiler asked to do nothing?");
80       ReversedVersion[0] = Options.Version[3];
81       ReversedVersion[1] = Options.Version[2];
82       ReversedVersion[2] = Options.Version[1];
83       ReversedVersion[3] = Options.Version[0];
84       ReversedVersion[4] = '\0';
85       initializeGCOVProfilerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
86     }
87     const char *getPassName() const override {
88       return "GCOV Profiler";
89     }
90
91   private:
92     bool runOnModule(Module &M) override;
93
94     // Create the .gcno files for the Module based on DebugInfo.
95     void emitProfileNotes();
96
97     // Modify the program to track transitions along edges and call into the
98     // profiling runtime to emit .gcda files when run.
99     bool emitProfileArcs();
100
101     // Get pointers to the functions in the runtime library.
102     Constant *getStartFileFunc();
103     Constant *getIncrementIndirectCounterFunc();
104     Constant *getEmitFunctionFunc();
105     Constant *getEmitArcsFunc();
106     Constant *getSummaryInfoFunc();
107     Constant *getDeleteWriteoutFunctionListFunc();
108     Constant *getDeleteFlushFunctionListFunc();
109     Constant *getEndFileFunc();
110
111     // Create or retrieve an i32 state value that is used to represent the
112     // pred block number for certain non-trivial edges.
113     GlobalVariable *getEdgeStateValue();
114
115     // Produce a table of pointers to counters, by predecessor and successor
116     // block number.
117     GlobalVariable *buildEdgeLookupTable(Function *F,
118                                          GlobalVariable *Counter,
119                                          const UniqueVector<BasicBlock *>&Preds,
120                                          const UniqueVector<BasicBlock*>&Succs);
121
122     // Add the function to write out all our counters to the global destructor
123     // list.
124     Function *insertCounterWriteout(ArrayRef<std::pair<GlobalVariable*,
125                                                        MDNode*> >);
126     Function *insertFlush(ArrayRef<std::pair<GlobalVariable*, MDNode*> >);
127     void insertIndirectCounterIncrement();
128
129     std::string mangleName(const MDCompileUnit *CU, const char *NewStem);
130
131     GCOVOptions Options;
132
133     // Reversed, NUL-terminated copy of Options.Version.
134     char ReversedVersion[5];
135     // Checksum, produced by hash of EdgeDestinations
136     SmallVector<uint32_t, 4> FileChecksums;
137
138     Module *M;
139     LLVMContext *Ctx;
140     SmallVector<std::unique_ptr<GCOVFunction>, 16> Funcs;
141   };
142 }
143
144 char GCOVProfiler::ID = 0;
145 INITIALIZE_PASS(GCOVProfiler, "insert-gcov-profiling",
146                 "Insert instrumentation for GCOV profiling", false, false)
147
148 ModulePass *llvm::createGCOVProfilerPass(const GCOVOptions &Options) {
149   return new GCOVProfiler(Options);
150 }
151
152 static StringRef getFunctionName(const MDSubprogram *SP) {
153   if (!SP->getLinkageName().empty())
154     return SP->getLinkageName();
155   return SP->getName();
156 }
157
158 namespace {
159   class GCOVRecord {
160    protected:
161     static const char *const LinesTag;
162     static const char *const FunctionTag;
163     static const char *const BlockTag;
164     static const char *const EdgeTag;
165
166     GCOVRecord() = default;
167
168     void writeBytes(const char *Bytes, int Size) {
169       os->write(Bytes, Size);
170     }
171
172     void write(uint32_t i) {
173       writeBytes(reinterpret_cast<char*>(&i), 4);
174     }
175
176     // Returns the length measured in 4-byte blocks that will be used to
177     // represent this string in a GCOV file
178     static unsigned lengthOfGCOVString(StringRef s) {
179       // A GCOV string is a length, followed by a NUL, then between 0 and 3 NULs
180       // padding out to the next 4-byte word. The length is measured in 4-byte
181       // words including padding, not bytes of actual string.
182       return (s.size() / 4) + 1;
183     }
184
185     void writeGCOVString(StringRef s) {
186       uint32_t Len = lengthOfGCOVString(s);
187       write(Len);
188       writeBytes(s.data(), s.size());
189
190       // Write 1 to 4 bytes of NUL padding.
191       assert((unsigned)(4 - (s.size() % 4)) > 0);
192       assert((unsigned)(4 - (s.size() % 4)) <= 4);
193       writeBytes("\0\0\0\0", 4 - (s.size() % 4));
194     }
195
196     raw_ostream *os;
197   };
198   const char *const GCOVRecord::LinesTag = "\0\0\x45\x01";
199   const char *const GCOVRecord::FunctionTag = "\0\0\0\1";
200   const char *const GCOVRecord::BlockTag = "\0\0\x41\x01";
201   const char *const GCOVRecord::EdgeTag = "\0\0\x43\x01";
202
203   class GCOVFunction;
204   class GCOVBlock;
205
206   // Constructed only by requesting it from a GCOVBlock, this object stores a
207   // list of line numbers and a single filename, representing lines that belong
208   // to the block.
209   class GCOVLines : public GCOVRecord {
210    public:
211     void addLine(uint32_t Line) {
212       assert(Line != 0 && "Line zero is not a valid real line number.");
213       Lines.push_back(Line);
214     }
215
216     uint32_t length() const {
217       // Here 2 = 1 for string length + 1 for '0' id#.
218       return lengthOfGCOVString(Filename) + 2 + Lines.size();
219     }
220
221     void writeOut() {
222       write(0);
223       writeGCOVString(Filename);
224       for (int i = 0, e = Lines.size(); i != e; ++i)
225         write(Lines[i]);
226     }
227
228     GCOVLines(StringRef F, raw_ostream *os)
229       : Filename(F) {
230       this->os = os;
231     }
232
233    private:
234     StringRef Filename;
235     SmallVector<uint32_t, 32> Lines;
236   };
237
238
239   // Represent a basic block in GCOV. Each block has a unique number in the
240   // function, number of lines belonging to each block, and a set of edges to
241   // other blocks.
242   class GCOVBlock : public GCOVRecord {
243    public:
244     GCOVLines &getFile(StringRef Filename) {
245       GCOVLines *&Lines = LinesByFile[Filename];
246       if (!Lines) {
247         Lines = new GCOVLines(Filename, os);
248       }
249       return *Lines;
250     }
251
252     void addEdge(GCOVBlock &Successor) {
253       OutEdges.push_back(&Successor);
254     }
255
256     void writeOut() {
257       uint32_t Len = 3;
258       SmallVector<StringMapEntry<GCOVLines *> *, 32> SortedLinesByFile;
259       for (StringMap<GCOVLines *>::iterator I = LinesByFile.begin(),
260                E = LinesByFile.end(); I != E; ++I) {
261         Len += I->second->length();
262         SortedLinesByFile.push_back(&*I);
263       }
264
265       writeBytes(LinesTag, 4);
266       write(Len);
267       write(Number);
268
269       std::sort(SortedLinesByFile.begin(), SortedLinesByFile.end(),
270                 [](StringMapEntry<GCOVLines *> *LHS,
271                    StringMapEntry<GCOVLines *> *RHS) {
272         return LHS->getKey() < RHS->getKey();
273       });
274       for (SmallVectorImpl<StringMapEntry<GCOVLines *> *>::iterator
275                I = SortedLinesByFile.begin(), E = SortedLinesByFile.end();
276            I != E; ++I)
277         (*I)->getValue()->writeOut();
278       write(0);
279       write(0);
280     }
281
282     ~GCOVBlock() {
283       DeleteContainerSeconds(LinesByFile);
284     }
285
286     GCOVBlock(const GCOVBlock &RHS) : GCOVRecord(RHS), Number(RHS.Number) {
287       // Only allow copy before edges and lines have been added. After that,
288       // there are inter-block pointers (eg: edges) that won't take kindly to
289       // blocks being copied or moved around.
290       assert(LinesByFile.empty());
291       assert(OutEdges.empty());
292     }
293
294    private:
295     friend class GCOVFunction;
296
297     GCOVBlock(uint32_t Number, raw_ostream *os)
298         : Number(Number) {
299       this->os = os;
300     }
301
302     uint32_t Number;
303     StringMap<GCOVLines *> LinesByFile;
304     SmallVector<GCOVBlock *, 4> OutEdges;
305   };
306
307   // A function has a unique identifier, a checksum (we leave as zero) and a
308   // set of blocks and a map of edges between blocks. This is the only GCOV
309   // object users can construct, the blocks and lines will be rooted here.
310   class GCOVFunction : public GCOVRecord {
311    public:
312      GCOVFunction(const MDSubprogram *SP, raw_ostream *os, uint32_t Ident,
313                   bool UseCfgChecksum, bool ExitBlockBeforeBody)
314          : SP(SP), Ident(Ident), UseCfgChecksum(UseCfgChecksum), CfgChecksum(0),
315            ReturnBlock(1, os) {
316       this->os = os;
317
318       Function *F = SP->getFunction();
319       DEBUG(dbgs() << "Function: " << getFunctionName(SP) << "\n");
320
321       uint32_t i = 0;
322       for (auto &BB : *F) {
323         // Skip index 1 if it's assigned to the ReturnBlock.
324         if (i == 1 && ExitBlockBeforeBody)
325           ++i;
326         Blocks.insert(std::make_pair(&BB, GCOVBlock(i++, os)));
327       }
328       if (!ExitBlockBeforeBody)
329         ReturnBlock.Number = i;
330
331       std::string FunctionNameAndLine;
332       raw_string_ostream FNLOS(FunctionNameAndLine);
333       FNLOS << getFunctionName(SP) << SP->getLine();
334       FNLOS.flush();
335       FuncChecksum = hash_value(FunctionNameAndLine);
336     }
337
338     GCOVBlock &getBlock(BasicBlock *BB) {
339       return Blocks.find(BB)->second;
340     }
341
342     GCOVBlock &getReturnBlock() {
343       return ReturnBlock;
344     }
345
346     std::string getEdgeDestinations() {
347       std::string EdgeDestinations;
348       raw_string_ostream EDOS(EdgeDestinations);
349       Function *F = Blocks.begin()->first->getParent();
350       for (Function::iterator I = F->begin(), E = F->end(); I != E; ++I) {
351         GCOVBlock &Block = getBlock(I);
352         for (int i = 0, e = Block.OutEdges.size(); i != e; ++i)
353           EDOS << Block.OutEdges[i]->Number;
354       }
355       return EdgeDestinations;
356     }
357
358     uint32_t getFuncChecksum() {
359       return FuncChecksum;
360     }
361
362     void setCfgChecksum(uint32_t Checksum) {
363       CfgChecksum = Checksum;
364     }
365
366     void writeOut() {
367       writeBytes(FunctionTag, 4);
368       uint32_t BlockLen = 1 + 1 + 1 + lengthOfGCOVString(getFunctionName(SP)) +
369                           1 + lengthOfGCOVString(SP->getFilename()) + 1;
370       if (UseCfgChecksum)
371         ++BlockLen;
372       write(BlockLen);
373       write(Ident);
374       write(FuncChecksum);
375       if (UseCfgChecksum)
376         write(CfgChecksum);
377       writeGCOVString(getFunctionName(SP));
378       writeGCOVString(SP->getFilename());
379       write(SP->getLine());
380
381       // Emit count of blocks.
382       writeBytes(BlockTag, 4);
383       write(Blocks.size() + 1);
384       for (int i = 0, e = Blocks.size() + 1; i != e; ++i) {
385         write(0);  // No flags on our blocks.
386       }
387       DEBUG(dbgs() << Blocks.size() << " blocks.\n");
388
389       // Emit edges between blocks.
390       if (Blocks.empty()) return;
391       Function *F = Blocks.begin()->first->getParent();
392       for (Function::iterator I = F->begin(), E = F->end(); I != E; ++I) {
393         GCOVBlock &Block = getBlock(I);
394         if (Block.OutEdges.empty()) continue;
395
396         writeBytes(EdgeTag, 4);
397         write(Block.OutEdges.size() * 2 + 1);
398         write(Block.Number);
399         for (int i = 0, e = Block.OutEdges.size(); i != e; ++i) {
400           DEBUG(dbgs() << Block.Number << " -> " << Block.OutEdges[i]->Number
401                        << "\n");
402           write(Block.OutEdges[i]->Number);
403           write(0);  // no flags
404         }
405       }
406
407       // Emit lines for each block.
408       for (Function::iterator I = F->begin(), E = F->end(); I != E; ++I) {
409         getBlock(I).writeOut();
410       }
411     }
412
413    private:
414      const MDSubprogram *SP;
415     uint32_t Ident;
416     uint32_t FuncChecksum;
417     bool UseCfgChecksum;
418     uint32_t CfgChecksum;
419     DenseMap<BasicBlock *, GCOVBlock> Blocks;
420     GCOVBlock ReturnBlock;
421   };
422 }
423
424 std::string GCOVProfiler::mangleName(const MDCompileUnit *CU,
425                                      const char *NewStem) {
426   if (NamedMDNode *GCov = M->getNamedMetadata("llvm.gcov")) {
427     for (int i = 0, e = GCov->getNumOperands(); i != e; ++i) {
428       MDNode *N = GCov->getOperand(i);
429       if (N->getNumOperands() != 2) continue;
430       MDString *GCovFile = dyn_cast<MDString>(N->getOperand(0));
431       MDNode *CompileUnit = dyn_cast<MDNode>(N->getOperand(1));
432       if (!GCovFile || !CompileUnit) continue;
433       if (CompileUnit == CU) {
434         SmallString<128> Filename = GCovFile->getString();
435         sys::path::replace_extension(Filename, NewStem);
436         return Filename.str();
437       }
438     }
439   }
440
441   SmallString<128> Filename = CU->getFilename();
442   sys::path::replace_extension(Filename, NewStem);
443   StringRef FName = sys::path::filename(Filename);
444   SmallString<128> CurPath;
445   if (sys::fs::current_path(CurPath)) return FName;
446   sys::path::append(CurPath, FName);
447   return CurPath.str();
448 }
449
450 bool GCOVProfiler::runOnModule(Module &M) {
451   this->M = &M;
452   Ctx = &M.getContext();
453
454   if (Options.EmitNotes) emitProfileNotes();
455   if (Options.EmitData) return emitProfileArcs();
456   return false;
457 }
458
459 static bool functionHasLines(Function *F) {
460   // Check whether this function actually has any source lines. Not only
461   // do these waste space, they also can crash gcov.
462   for (Function::iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB) {
463     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), IE = BB->end();
464          I != IE; ++I) {
465       // Debug intrinsic locations correspond to the location of the
466       // declaration, not necessarily any statements or expressions.
467       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
468
469       const DebugLoc &Loc = I->getDebugLoc();
470       if (!Loc)
471         continue;
472
473       // Artificial lines such as calls to the global constructors.
474       if (Loc.getLine() == 0) continue;
475
476       return true;
477     }
478   }
479   return false;
480 }
481
482 void GCOVProfiler::emitProfileNotes() {
483   NamedMDNode *CU_Nodes = M->getNamedMetadata("llvm.dbg.cu");
484   if (!CU_Nodes) return;
485
486   for (unsigned i = 0, e = CU_Nodes->getNumOperands(); i != e; ++i) {
487     // Each compile unit gets its own .gcno file. This means that whether we run
488     // this pass over the original .o's as they're produced, or run it after
489     // LTO, we'll generate the same .gcno files.
490
491     auto *CU = cast<MDCompileUnit>(CU_Nodes->getOperand(i));
492     std::error_code EC;
493     raw_fd_ostream out(mangleName(CU, "gcno"), EC, sys::fs::F_None);
494     std::string EdgeDestinations;
495
496     unsigned FunctionIdent = 0;
497     for (auto *SP : CU->getSubprograms()) {
498       Function *F = SP->getFunction();
499       if (!F) continue;
500       if (!functionHasLines(F)) continue;
501
502       // gcov expects every function to start with an entry block that has a
503       // single successor, so split the entry block to make sure of that.
504       BasicBlock &EntryBlock = F->getEntryBlock();
505       BasicBlock::iterator It = EntryBlock.begin();
506       while (isa<AllocaInst>(*It) || isa<DbgInfoIntrinsic>(*It))
507         ++It;
508       EntryBlock.splitBasicBlock(It);
509
510       Funcs.push_back(make_unique<GCOVFunction>(SP, &out, FunctionIdent++,
511                                                 Options.UseCfgChecksum,
512                                                 Options.ExitBlockBeforeBody));
513       GCOVFunction &Func = *Funcs.back();
514
515       for (Function::iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB) {
516         GCOVBlock &Block = Func.getBlock(BB);
517         TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
518         if (int successors = TI->getNumSuccessors()) {
519           for (int i = 0; i != successors; ++i) {
520             Block.addEdge(Func.getBlock(TI->getSuccessor(i)));
521           }
522         } else if (isa<ReturnInst>(TI)) {
523           Block.addEdge(Func.getReturnBlock());
524         }
525
526         uint32_t Line = 0;
527         for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), IE = BB->end();
528              I != IE; ++I) {
529           // Debug intrinsic locations correspond to the location of the
530           // declaration, not necessarily any statements or expressions.
531           if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) continue;
532
533           const DebugLoc &Loc = I->getDebugLoc();
534           if (!Loc)
535             continue;
536
537           // Artificial lines such as calls to the global constructors.
538           if (Loc.getLine() == 0) continue;
539
540           if (Line == Loc.getLine()) continue;
541           Line = Loc.getLine();
542           if (SP != getDISubprogram(Loc.getScope()))
543             continue;
544
545           GCOVLines &Lines = Block.getFile(SP->getFilename());
546           Lines.addLine(Loc.getLine());
547         }
548       }
549       EdgeDestinations += Func.getEdgeDestinations();
550     }
551
552     FileChecksums.push_back(hash_value(EdgeDestinations));
553     out.write("oncg", 4);
554     out.write(ReversedVersion, 4);
555     out.write(reinterpret_cast<char*>(&FileChecksums.back()), 4);
556
557     for (auto &Func : Funcs) {
558       Func->setCfgChecksum(FileChecksums.back());
559       Func->writeOut();
560     }
561
562     out.write("\0\0\0\0\0\0\0\0", 8);  // EOF
563     out.close();
564   }
565 }
566
567 bool GCOVProfiler::emitProfileArcs() {
568   NamedMDNode *CU_Nodes = M->getNamedMetadata("llvm.dbg.cu");
569   if (!CU_Nodes) return false;
570
571   bool Result = false;
572   bool InsertIndCounterIncrCode = false;
573   for (unsigned i = 0, e = CU_Nodes->getNumOperands(); i != e; ++i) {
574     auto *CU = cast<MDCompileUnit>(CU_Nodes->getOperand(i));
575     SmallVector<std::pair<GlobalVariable *, MDNode *>, 8> CountersBySP;
576     for (auto *SP : CU->getSubprograms()) {
577       Function *F = SP->getFunction();
578       if (!F) continue;
579       if (!functionHasLines(F)) continue;
580       if (!Result) Result = true;
581       unsigned Edges = 0;
582       for (Function::iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB) {
583         TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
584         if (isa<ReturnInst>(TI))
585           ++Edges;
586         else
587           Edges += TI->getNumSuccessors();
588       }
589
590       ArrayType *CounterTy =
591         ArrayType::get(Type::getInt64Ty(*Ctx), Edges);
592       GlobalVariable *Counters =
593         new GlobalVariable(*M, CounterTy, false,
594                            GlobalValue::InternalLinkage,
595                            Constant::getNullValue(CounterTy),
596                            "__llvm_gcov_ctr");
597       CountersBySP.push_back(std::make_pair(Counters, SP));
598
599       UniqueVector<BasicBlock *> ComplexEdgePreds;
600       UniqueVector<BasicBlock *> ComplexEdgeSuccs;
601
602       unsigned Edge = 0;
603       for (Function::iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB) {
604         TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
605         int Successors = isa<ReturnInst>(TI) ? 1 : TI->getNumSuccessors();
606         if (Successors) {
607           if (Successors == 1) {
608             IRBuilder<> Builder(BB->getFirstInsertionPt());
609             Value *Counter = Builder.CreateConstInBoundsGEP2_64(Counters, 0,
610                                                                 Edge);
611             Value *Count = Builder.CreateLoad(Counter);
612             Count = Builder.CreateAdd(Count, Builder.getInt64(1));
613             Builder.CreateStore(Count, Counter);
614           } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
615             IRBuilder<> Builder(BI);
616             Value *Sel = Builder.CreateSelect(BI->getCondition(),
617                                               Builder.getInt64(Edge),
618                                               Builder.getInt64(Edge + 1));
619             SmallVector<Value *, 2> Idx;
620             Idx.push_back(Builder.getInt64(0));
621             Idx.push_back(Sel);
622             Value *Counter = Builder.CreateInBoundsGEP(Counters->getValueType(),
623                                                        Counters, Idx);
624             Value *Count = Builder.CreateLoad(Counter);
625             Count = Builder.CreateAdd(Count, Builder.getInt64(1));
626             Builder.CreateStore(Count, Counter);
627           } else {
628             ComplexEdgePreds.insert(BB);
629             for (int i = 0; i != Successors; ++i)
630               ComplexEdgeSuccs.insert(TI->getSuccessor(i));
631           }
632
633           Edge += Successors;
634         }
635       }
636
637       if (!ComplexEdgePreds.empty()) {
638         GlobalVariable *EdgeTable =
639           buildEdgeLookupTable(F, Counters,
640                                ComplexEdgePreds, ComplexEdgeSuccs);
641         GlobalVariable *EdgeState = getEdgeStateValue();
642
643         for (int i = 0, e = ComplexEdgePreds.size(); i != e; ++i) {
644           IRBuilder<> Builder(ComplexEdgePreds[i + 1]->getFirstInsertionPt());
645           Builder.CreateStore(Builder.getInt32(i), EdgeState);
646         }
647
648         for (int i = 0, e = ComplexEdgeSuccs.size(); i != e; ++i) {
649           // Call runtime to perform increment.
650           IRBuilder<> Builder(ComplexEdgeSuccs[i+1]->getFirstInsertionPt());
651           Value *CounterPtrArray =
652             Builder.CreateConstInBoundsGEP2_64(EdgeTable, 0,
653                                                i * ComplexEdgePreds.size());
654
655           // Build code to increment the counter.
656           InsertIndCounterIncrCode = true;
657           Builder.CreateCall2(getIncrementIndirectCounterFunc(),
658                               EdgeState, CounterPtrArray);
659         }
660       }
661     }
662
663     Function *WriteoutF = insertCounterWriteout(CountersBySP);
664     Function *FlushF = insertFlush(CountersBySP);
665
666     // Create a small bit of code that registers the "__llvm_gcov_writeout" to
667     // be executed at exit and the "__llvm_gcov_flush" function to be executed
668     // when "__gcov_flush" is called.
669     FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx), false);
670     Function *F = Function::Create(FTy, GlobalValue::InternalLinkage,
671                                    "__llvm_gcov_init", M);
672     F->setUnnamedAddr(true);
673     F->setLinkage(GlobalValue::InternalLinkage);
674     F->addFnAttr(Attribute::NoInline);
675     if (Options.NoRedZone)
676       F->addFnAttr(Attribute::NoRedZone);
677
678     BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(*Ctx, "entry", F);
679     IRBuilder<> Builder(BB);
680
681     FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx), false);
682     Type *Params[] = {
683       PointerType::get(FTy, 0),
684       PointerType::get(FTy, 0)
685     };
686     FTy = FunctionType::get(Builder.getVoidTy(), Params, false);
687
688     // Initialize the environment and register the local writeout and flush
689     // functions.
690     Constant *GCOVInit = M->getOrInsertFunction("llvm_gcov_init", FTy);
691     Builder.CreateCall2(GCOVInit, WriteoutF, FlushF);
692     Builder.CreateRetVoid();
693
694     appendToGlobalCtors(*M, F, 0);
695   }
696
697   if (InsertIndCounterIncrCode)
698     insertIndirectCounterIncrement();
699
700   return Result;
701 }
702
703 // All edges with successors that aren't branches are "complex", because it
704 // requires complex logic to pick which counter to update.
705 GlobalVariable *GCOVProfiler::buildEdgeLookupTable(
706     Function *F,
707     GlobalVariable *Counters,
708     const UniqueVector<BasicBlock *> &Preds,
709     const UniqueVector<BasicBlock *> &Succs) {
710   // TODO: support invoke, threads. We rely on the fact that nothing can modify
711   // the whole-Module pred edge# between the time we set it and the time we next
712   // read it. Threads and invoke make this untrue.
713
714   // emit [(succs * preds) x i64*], logically [succ x [pred x i64*]].
715   size_t TableSize = Succs.size() * Preds.size();
716   Type *Int64PtrTy = Type::getInt64PtrTy(*Ctx);
717   ArrayType *EdgeTableTy = ArrayType::get(Int64PtrTy, TableSize);
718
719   std::unique_ptr<Constant * []> EdgeTable(new Constant *[TableSize]);
720   Constant *NullValue = Constant::getNullValue(Int64PtrTy);
721   for (size_t i = 0; i != TableSize; ++i)
722     EdgeTable[i] = NullValue;
723
724   unsigned Edge = 0;
725   for (Function::iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB) {
726     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
727     int Successors = isa<ReturnInst>(TI) ? 1 : TI->getNumSuccessors();
728     if (Successors > 1 && !isa<BranchInst>(TI) && !isa<ReturnInst>(TI)) {
729       for (int i = 0; i != Successors; ++i) {
730         BasicBlock *Succ = TI->getSuccessor(i);
731         IRBuilder<> Builder(Succ);
732         Value *Counter = Builder.CreateConstInBoundsGEP2_64(Counters, 0,
733                                                             Edge + i);
734         EdgeTable[((Succs.idFor(Succ)-1) * Preds.size()) +
735                   (Preds.idFor(BB)-1)] = cast<Constant>(Counter);
736       }
737     }
738     Edge += Successors;
739   }
740
741   GlobalVariable *EdgeTableGV =
742       new GlobalVariable(
743           *M, EdgeTableTy, true, GlobalValue::InternalLinkage,
744           ConstantArray::get(EdgeTableTy,
745                              makeArrayRef(&EdgeTable[0],TableSize)),
746           "__llvm_gcda_edge_table");
747   EdgeTableGV->setUnnamedAddr(true);
748   return EdgeTableGV;
749 }
750
751 Constant *GCOVProfiler::getStartFileFunc() {
752   Type *Args[] = {
753     Type::getInt8PtrTy(*Ctx),  // const char *orig_filename
754     Type::getInt8PtrTy(*Ctx),  // const char version[4]
755     Type::getInt32Ty(*Ctx),    // uint32_t checksum
756   };
757   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx), Args, false);
758   return M->getOrInsertFunction("llvm_gcda_start_file", FTy);
759 }
760
761 Constant *GCOVProfiler::getIncrementIndirectCounterFunc() {
762   Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(*Ctx);
763   Type *Int64Ty = Type::getInt64Ty(*Ctx);
764   Type *Args[] = {
765     Int32Ty->getPointerTo(),                // uint32_t *predecessor
766     Int64Ty->getPointerTo()->getPointerTo() // uint64_t **counters
767   };
768   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx), Args, false);
769   return M->getOrInsertFunction("__llvm_gcov_indirect_counter_increment", FTy);
770 }
771
772 Constant *GCOVProfiler::getEmitFunctionFunc() {
773   Type *Args[] = {
774     Type::getInt32Ty(*Ctx),    // uint32_t ident
775     Type::getInt8PtrTy(*Ctx),  // const char *function_name
776     Type::getInt32Ty(*Ctx),    // uint32_t func_checksum
777     Type::getInt8Ty(*Ctx),     // uint8_t use_extra_checksum
778     Type::getInt32Ty(*Ctx),    // uint32_t cfg_checksum
779   };
780   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx), Args, false);
781   return M->getOrInsertFunction("llvm_gcda_emit_function", FTy);
782 }
783
784 Constant *GCOVProfiler::getEmitArcsFunc() {
785   Type *Args[] = {
786     Type::getInt32Ty(*Ctx),     // uint32_t num_counters
787     Type::getInt64PtrTy(*Ctx),  // uint64_t *counters
788   };
789   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx), Args, false);
790   return M->getOrInsertFunction("llvm_gcda_emit_arcs", FTy);
791 }
792
793 Constant *GCOVProfiler::getSummaryInfoFunc() {
794   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx), false);
795   return M->getOrInsertFunction("llvm_gcda_summary_info", FTy);
796 }
797
798 Constant *GCOVProfiler::getDeleteWriteoutFunctionListFunc() {
799   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx), false);
800   return M->getOrInsertFunction("llvm_delete_writeout_function_list", FTy);
801 }
802
803 Constant *GCOVProfiler::getDeleteFlushFunctionListFunc() {
804   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx), false);
805   return M->getOrInsertFunction("llvm_delete_flush_function_list", FTy);
806 }
807
808 Constant *GCOVProfiler::getEndFileFunc() {
809   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx), false);
810   return M->getOrInsertFunction("llvm_gcda_end_file", FTy);
811 }
812
813 GlobalVariable *GCOVProfiler::getEdgeStateValue() {
814   GlobalVariable *GV = M->getGlobalVariable("__llvm_gcov_global_state_pred");
815   if (!GV) {
816     GV = new GlobalVariable(*M, Type::getInt32Ty(*Ctx), false,
817                             GlobalValue::InternalLinkage,
818                             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Ctx),
819                                              0xffffffff),
820                             "__llvm_gcov_global_state_pred");
821     GV->setUnnamedAddr(true);
822   }
823   return GV;
824 }
825
826 Function *GCOVProfiler::insertCounterWriteout(
827     ArrayRef<std::pair<GlobalVariable *, MDNode *> > CountersBySP) {
828   FunctionType *WriteoutFTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx), false);
829   Function *WriteoutF = M->getFunction("__llvm_gcov_writeout");
830   if (!WriteoutF)
831     WriteoutF = Function::Create(WriteoutFTy, GlobalValue::InternalLinkage,
832                                  "__llvm_gcov_writeout", M);
833   WriteoutF->setUnnamedAddr(true);
834   WriteoutF->addFnAttr(Attribute::NoInline);
835   if (Options.NoRedZone)
836     WriteoutF->addFnAttr(Attribute::NoRedZone);
837
838   BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(*Ctx, "entry", WriteoutF);
839   IRBuilder<> Builder(BB);
840
841   Constant *StartFile = getStartFileFunc();
842   Constant *EmitFunction = getEmitFunctionFunc();
843   Constant *EmitArcs = getEmitArcsFunc();
844   Constant *SummaryInfo = getSummaryInfoFunc();
845   Constant *EndFile = getEndFileFunc();
846
847   NamedMDNode *CU_Nodes = M->getNamedMetadata("llvm.dbg.cu");
848   if (CU_Nodes) {
849     for (unsigned i = 0, e = CU_Nodes->getNumOperands(); i != e; ++i) {
850       auto *CU = cast<MDCompileUnit>(CU_Nodes->getOperand(i));
851       std::string FilenameGcda = mangleName(CU, "gcda");
852       uint32_t CfgChecksum = FileChecksums.empty() ? 0 : FileChecksums[i];
853       Builder.CreateCall3(StartFile,
854                           Builder.CreateGlobalStringPtr(FilenameGcda),
855                           Builder.CreateGlobalStringPtr(ReversedVersion),
856                           Builder.getInt32(CfgChecksum));
857       for (unsigned j = 0, e = CountersBySP.size(); j != e; ++j) {
858         auto *SP = cast_or_null<MDSubprogram>(CountersBySP[j].second);
859         uint32_t FuncChecksum = Funcs.empty() ? 0 : Funcs[j]->getFuncChecksum();
860         Builder.CreateCall5(
861             EmitFunction, Builder.getInt32(j),
862             Options.FunctionNamesInData ?
863               Builder.CreateGlobalStringPtr(getFunctionName(SP)) :
864               Constant::getNullValue(Builder.getInt8PtrTy()),
865             Builder.getInt32(FuncChecksum),
866             Builder.getInt8(Options.UseCfgChecksum),
867             Builder.getInt32(CfgChecksum));
868
869         GlobalVariable *GV = CountersBySP[j].first;
870         unsigned Arcs =
871           cast<ArrayType>(GV->getType()->getElementType())->getNumElements();
872         Builder.CreateCall2(EmitArcs,
873                             Builder.getInt32(Arcs),
874                             Builder.CreateConstGEP2_64(GV, 0, 0));
875       }
876       Builder.CreateCall(SummaryInfo);
877       Builder.CreateCall(EndFile);
878     }
879   }
880
881   Builder.CreateRetVoid();
882   return WriteoutF;
883 }
884
885 void GCOVProfiler::insertIndirectCounterIncrement() {
886   Function *Fn =
887     cast<Function>(GCOVProfiler::getIncrementIndirectCounterFunc());
888   Fn->setUnnamedAddr(true);
889   Fn->setLinkage(GlobalValue::InternalLinkage);
890   Fn->addFnAttr(Attribute::NoInline);
891   if (Options.NoRedZone)
892     Fn->addFnAttr(Attribute::NoRedZone);
893
894   // Create basic blocks for function.
895   BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(*Ctx, "entry", Fn);
896   IRBuilder<> Builder(BB);
897
898   BasicBlock *PredNotNegOne = BasicBlock::Create(*Ctx, "", Fn);
899   BasicBlock *CounterEnd = BasicBlock::Create(*Ctx, "", Fn);
900   BasicBlock *Exit = BasicBlock::Create(*Ctx, "exit", Fn);
901
902   // uint32_t pred = *predecessor;
903   // if (pred == 0xffffffff) return;
904   Argument *Arg = Fn->arg_begin();
905   Arg->setName("predecessor");
906   Value *Pred = Builder.CreateLoad(Arg, "pred");
907   Value *Cond = Builder.CreateICmpEQ(Pred, Builder.getInt32(0xffffffff));
908   BranchInst::Create(Exit, PredNotNegOne, Cond, BB);
909
910   Builder.SetInsertPoint(PredNotNegOne);
911
912   // uint64_t *counter = counters[pred];
913   // if (!counter) return;
914   Value *ZExtPred = Builder.CreateZExt(Pred, Builder.getInt64Ty());
915   Arg = std::next(Fn->arg_begin());
916   Arg->setName("counters");
917   Value *GEP = Builder.CreateGEP(Type::getInt64PtrTy(*Ctx), Arg, ZExtPred);
918   Value *Counter = Builder.CreateLoad(GEP, "counter");
919   Cond = Builder.CreateICmpEQ(Counter,
920                               Constant::getNullValue(
921                                   Builder.getInt64Ty()->getPointerTo()));
922   Builder.CreateCondBr(Cond, Exit, CounterEnd);
923
924   // ++*counter;
925   Builder.SetInsertPoint(CounterEnd);
926   Value *Add = Builder.CreateAdd(Builder.CreateLoad(Counter),
927                                  Builder.getInt64(1));
928   Builder.CreateStore(Add, Counter);
929   Builder.CreateBr(Exit);
930
931   // Fill in the exit block.
932   Builder.SetInsertPoint(Exit);
933   Builder.CreateRetVoid();
934 }
935
936 Function *GCOVProfiler::
937 insertFlush(ArrayRef<std::pair<GlobalVariable*, MDNode*> > CountersBySP) {
938   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx), false);
939   Function *FlushF = M->getFunction("__llvm_gcov_flush");
940   if (!FlushF)
941     FlushF = Function::Create(FTy, GlobalValue::InternalLinkage,
942                               "__llvm_gcov_flush", M);
943   else
944     FlushF->setLinkage(GlobalValue::InternalLinkage);
945   FlushF->setUnnamedAddr(true);
946   FlushF->addFnAttr(Attribute::NoInline);
947   if (Options.NoRedZone)
948     FlushF->addFnAttr(Attribute::NoRedZone);
949
950   BasicBlock *Entry = BasicBlock::Create(*Ctx, "entry", FlushF);
951
952   // Write out the current counters.
953   Constant *WriteoutF = M->getFunction("__llvm_gcov_writeout");
954   assert(WriteoutF && "Need to create the writeout function first!");
955
956   IRBuilder<> Builder(Entry);
957   Builder.CreateCall(WriteoutF);
958
959   // Zero out the counters.
960   for (ArrayRef<std::pair<GlobalVariable *, MDNode *> >::iterator
961          I = CountersBySP.begin(), E = CountersBySP.end();
962        I != E; ++I) {
963     GlobalVariable *GV = I->first;
964     Constant *Null = Constant::getNullValue(GV->getType()->getElementType());
965     Builder.CreateStore(Null, GV);
966   }
967
968   Type *RetTy = FlushF->getReturnType();
969   if (RetTy == Type::getVoidTy(*Ctx))
970     Builder.CreateRetVoid();
971   else if (RetTy->isIntegerTy())
972     // Used if __llvm_gcov_flush was implicitly declared.
973     Builder.CreateRet(ConstantInt::get(RetTy, 0));
974   else
975     report_fatal_error("invalid return type for __llvm_gcov_flush");
976
977   return FlushF;
978 }