tools/llvm-symbolizer/LLVMSymbolize.cpp

   1 //===-- LLVMSymbolize.cpp -------------------------------------------------===//
   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 // Implementation for LLVM symbolization library.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "LLVMSymbolize.h"
  15 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  16 #include "llvm/Config/config.h"
  17 #include "llvm/Object/ELFObjectFile.h"
  18 #include "llvm/Object/MachO.h"
  19 #include "llvm/Support/Casting.h"
  20 #include "llvm/Support/Compression.h"
  21 #include "llvm/Support/DataExtractor.h"
  22 #include "llvm/Support/FileSystem.h"
  23 #include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
  24 #include "llvm/Support/Path.h"
  25 #include <sstream>
  26 #include <stdlib.h>
  27
  28 namespace llvm {
  29 using std::error_code;
  30 namespace symbolize {
  31
  32 static bool error(error_code ec) {
  33   if (!ec)
  34     return false;
  35   errs() << "LLVMSymbolizer: error reading file: " << ec.message() << ".\n";
  36   return true;
  37 }
  38
  39 static DILineInfoSpecifier
  40 getDILineInfoSpecifier(const LLVMSymbolizer::Options &Opts) {
  41   return DILineInfoSpecifier(
  42       DILineInfoSpecifier::FileLineInfoKind::AbsoluteFilePath,
  43       Opts.PrintFunctions);
  44 }
  45
  46 ModuleInfo::ModuleInfo(ObjectFile *Obj, DIContext *DICtx)
  47     : Module(Obj), DebugInfoContext(DICtx) {
  48   for (const SymbolRef &Symbol : Module->symbols()) {
  49     addSymbol(Symbol);
  50   }
  51   bool NoSymbolTable = (Module->symbol_begin() == Module->symbol_end());
  52   if (NoSymbolTable && Module->isELF()) {
  53     // Fallback to dynamic symbol table, if regular symbol table is stripped.
  54     std::pair<symbol_iterator, symbol_iterator> IDyn =
  55         getELFDynamicSymbolIterators(Module);
  56     for (symbol_iterator si = IDyn.first, se = IDyn.second; si != se; ++si) {
  57       addSymbol(*si);
  58     }
  59   }
  60 }
  61
  62 void ModuleInfo::addSymbol(const SymbolRef &Symbol) {
  63   SymbolRef::Type SymbolType;
  64   if (error(Symbol.getType(SymbolType)))
  65     return;
  66   if (SymbolType != SymbolRef::ST_Function && SymbolType != SymbolRef::ST_Data)
  67     return;
  68   uint64_t SymbolAddress;
  69   if (error(Symbol.getAddress(SymbolAddress)) ||
  70       SymbolAddress == UnknownAddressOrSize)
  71     return;
  72   uint64_t SymbolSize;
  73   // Getting symbol size is linear for Mach-O files, so assume that symbol
  74   // occupies the memory range up to the following symbol.
  75   if (isa<MachOObjectFile>(Module))
  76     SymbolSize = 0;
  77   else if (error(Symbol.getSize(SymbolSize)) ||
  78            SymbolSize == UnknownAddressOrSize)
  79     return;
  80   StringRef SymbolName;
  81   if (error(Symbol.getName(SymbolName)))
  82     return;
  83   // Mach-O symbol table names have leading underscore, skip it.
  84   if (Module->isMachO() && SymbolName.size() > 0 && SymbolName[0] == '_')
  85     SymbolName = SymbolName.drop_front();
  86   // FIXME: If a function has alias, there are two entries in symbol table
  87   // with same address size. Make sure we choose the correct one.
  88   SymbolMapTy &M = SymbolType == SymbolRef::ST_Function ? Functions : Objects;
  89   SymbolDesc SD = { SymbolAddress, SymbolSize };
  90   M.insert(std::make_pair(SD, SymbolName));
  91 }
  92
  93 bool ModuleInfo::getNameFromSymbolTable(SymbolRef::Type Type, uint64_t Address,
  94                                         std::string &Name, uint64_t &Addr,
  95                                         uint64_t &Size) const {
  96   const SymbolMapTy &M = Type == SymbolRef::ST_Function ? Functions : Objects;
  97   if (M.empty())
  98     return false;
  99   SymbolDesc SD = { Address, Address };
 100   SymbolMapTy::const_iterator it = M.upper_bound(SD);
 101   if (it == M.begin())
 102     return false;
 103   --it;
 104   if (it->first.Size != 0 && it->first.Addr + it->first.Size <= Address)
 105     return false;
 106   Name = it->second.str();
 107   Addr = it->first.Addr;
 108   Size = it->first.Size;
 109   return true;
 110 }
 111
 112 DILineInfo ModuleInfo::symbolizeCode(
 113     uint64_t ModuleOffset, const LLVMSymbolizer::Options &Opts) const {
 114   DILineInfo LineInfo;
 115   if (DebugInfoContext) {
 116     LineInfo = DebugInfoContext->getLineInfoForAddress(
 117         ModuleOffset, getDILineInfoSpecifier(Opts));
 118   }
 119   // Override function name from symbol table if necessary.
 120   if (Opts.PrintFunctions != FunctionNameKind::None && Opts.UseSymbolTable) {
 121     std::string FunctionName;
 122     uint64_t Start, Size;
 123     if (getNameFromSymbolTable(SymbolRef::ST_Function, ModuleOffset,
 124                                FunctionName, Start, Size)) {
 125       LineInfo.FunctionName = FunctionName;
 126     }
 127   }
 128   return LineInfo;
 129 }
 130
 131 DIInliningInfo ModuleInfo::symbolizeInlinedCode(
 132     uint64_t ModuleOffset, const LLVMSymbolizer::Options &Opts) const {
 133   DIInliningInfo InlinedContext;
 134   if (DebugInfoContext) {
 135     InlinedContext = DebugInfoContext->getInliningInfoForAddress(
 136         ModuleOffset, getDILineInfoSpecifier(Opts));
 137   }
 138   // Make sure there is at least one frame in context.
 139   if (InlinedContext.getNumberOfFrames() == 0) {
 140     InlinedContext.addFrame(DILineInfo());
 141   }
 142   // Override the function name in lower frame with name from symbol table.
 143   if (Opts.PrintFunctions != FunctionNameKind::None && Opts.UseSymbolTable) {
 144     DIInliningInfo PatchedInlinedContext;
 145     for (uint32_t i = 0, n = InlinedContext.getNumberOfFrames(); i < n; i++) {
 146       DILineInfo LineInfo = InlinedContext.getFrame(i);
 147       if (i == n - 1) {
 148         std::string FunctionName;
 149         uint64_t Start, Size;
 150         if (getNameFromSymbolTable(SymbolRef::ST_Function, ModuleOffset,
 151                                    FunctionName, Start, Size)) {
 152           LineInfo.FunctionName = FunctionName;
 153         }
 154       }
 155       PatchedInlinedContext.addFrame(LineInfo);
 156     }
 157     InlinedContext = PatchedInlinedContext;
 158   }
 159   return InlinedContext;
 160 }
 161
 162 bool ModuleInfo::symbolizeData(uint64_t ModuleOffset, std::string &Name,
 163                                uint64_t &Start, uint64_t &Size) const {
 164   return getNameFromSymbolTable(SymbolRef::ST_Data, ModuleOffset, Name, Start,
 165                                 Size);
 166 }
 167
 168 const char LLVMSymbolizer::kBadString[] = "??";
 169
 170 std::string LLVMSymbolizer::symbolizeCode(const std::string &ModuleName,
 171                                           uint64_t ModuleOffset) {
 172   ModuleInfo *Info = getOrCreateModuleInfo(ModuleName);
 173   if (!Info)
 174     return printDILineInfo(DILineInfo());
 175   if (Opts.PrintInlining) {
 176     DIInliningInfo InlinedContext =
 177         Info->symbolizeInlinedCode(ModuleOffset, Opts);
 178     uint32_t FramesNum = InlinedContext.getNumberOfFrames();
 179     assert(FramesNum > 0);
 180     std::string Result;
 181     for (uint32_t i = 0; i < FramesNum; i++) {
 182       DILineInfo LineInfo = InlinedContext.getFrame(i);
 183       Result += printDILineInfo(LineInfo);
 184     }
 185     return Result;
 186   }
 187   DILineInfo LineInfo = Info->symbolizeCode(ModuleOffset, Opts);
 188   return printDILineInfo(LineInfo);
 189 }
 190
 191 std::string LLVMSymbolizer::symbolizeData(const std::string &ModuleName,
 192                                           uint64_t ModuleOffset) {
 193   std::string Name = kBadString;
 194   uint64_t Start = 0;
 195   uint64_t Size = 0;
 196   if (Opts.UseSymbolTable) {
 197     if (ModuleInfo *Info = getOrCreateModuleInfo(ModuleName)) {
 198       if (Info->symbolizeData(ModuleOffset, Name, Start, Size) && Opts.Demangle)
 199         Name = DemangleName(Name);
 200     }
 201   }
 202   std::stringstream ss;
 203   ss << Name << "\n" << Start << " " << Size << "\n";
 204   return ss.str();
 205 }
 206
 207 void LLVMSymbolizer::flush() {
 208   DeleteContainerSeconds(Modules);
 209   BinaryForPath.clear();
 210   ObjectFileForArch.clear();
 211 }
 212
 213 static std::string getDarwinDWARFResourceForPath(const std::string &Path) {
 214   StringRef Basename = sys::path::filename(Path);
 215   const std::string &DSymDirectory = Path + ".dSYM";
 216   SmallString<16> ResourceName = StringRef(DSymDirectory);
 217   sys::path::append(ResourceName, "Contents", "Resources", "DWARF");
 218   sys::path::append(ResourceName, Basename);
 219   return ResourceName.str();
 220 }
 221
 222 static bool checkFileCRC(StringRef Path, uint32_t CRCHash) {
 223   std::unique_ptr<MemoryBuffer> MB;
 224   if (MemoryBuffer::getFileOrSTDIN(Path, MB))
 225     return false;
 226   return !zlib::isAvailable() || CRCHash == zlib::crc32(MB->getBuffer());
 227 }
 228
 229 static bool findDebugBinary(const std::string &OrigPath,
 230                             const std::string &DebuglinkName, uint32_t CRCHash,
 231                             std::string &Result) {
 232   std::string OrigRealPath = OrigPath;
 233 #if defined(HAVE_REALPATH)
 234   if (char *RP = realpath(OrigPath.c_str(), nullptr)) {
 235     OrigRealPath = RP;
 236     free(RP);
 237   }
 238 #endif
 239   SmallString<16> OrigDir(OrigRealPath);
 240   llvm::sys::path::remove_filename(OrigDir);
 241   SmallString<16> DebugPath = OrigDir;
 242   // Try /path/to/original_binary/debuglink_name
 243   llvm::sys::path::append(DebugPath, DebuglinkName);
 244   if (checkFileCRC(DebugPath, CRCHash)) {
 245     Result = DebugPath.str();
 246     return true;
 247   }
 248   // Try /path/to/original_binary/.debug/debuglink_name
 249   DebugPath = OrigRealPath;
 250   llvm::sys::path::append(DebugPath, ".debug", DebuglinkName);
 251   if (checkFileCRC(DebugPath, CRCHash)) {
 252     Result = DebugPath.str();
 253     return true;
 254   }
 255   // Try /usr/lib/debug/path/to/original_binary/debuglink_name
 256   DebugPath = "/usr/lib/debug";
 257   llvm::sys::path::append(DebugPath, llvm::sys::path::relative_path(OrigDir),
 258                           DebuglinkName);
 259   if (checkFileCRC(DebugPath, CRCHash)) {
 260     Result = DebugPath.str();
 261     return true;
 262   }
 263   return false;
 264 }
 265
 266 static bool getGNUDebuglinkContents(const Binary *Bin, std::string &DebugName,
 267                                     uint32_t &CRCHash) {
 268   const ObjectFile *Obj = dyn_cast<ObjectFile>(Bin);
 269   if (!Obj)
 270     return false;
 271   for (const SectionRef &Section : Obj->sections()) {
 272     StringRef Name;
 273     Section.getName(Name);
 274     Name = Name.substr(Name.find_first_not_of("._"));
 275     if (Name == "gnu_debuglink") {
 276       StringRef Data;
 277       Section.getContents(Data);
 278       DataExtractor DE(Data, Obj->isLittleEndian(), 0);
 279       uint32_t Offset = 0;
 280       if (const char *DebugNameStr = DE.getCStr(&Offset)) {
 281         // 4-byte align the offset.
 282         Offset = (Offset + 3) & ~0x3;
 283         if (DE.isValidOffsetForDataOfSize(Offset, 4)) {
 284           DebugName = DebugNameStr;
 285           CRCHash = DE.getU32(&Offset);
 286           return true;
 287         }
 288       }
 289       break;
 290     }
 291   }
 292   return false;
 293 }
 294
 295 LLVMSymbolizer::BinaryPair
 296 LLVMSymbolizer::getOrCreateBinary(const std::string &Path) {
 297   BinaryMapTy::iterator I = BinaryForPath.find(Path);
 298   if (I != BinaryForPath.end())
 299     return I->second;
 300   Binary *Bin = nullptr;
 301   Binary *DbgBin = nullptr;
 302   ErrorOr<Binary *> BinaryOrErr = createBinary(Path);
 303   if (!error(BinaryOrErr.getError())) {
 304     std::unique_ptr<Binary> ParsedBinary(BinaryOrErr.get());
 305     // Check if it's a universal binary.
 306     Bin = ParsedBinary.get();
 307     ParsedBinariesAndObjects.push_back(std::move(ParsedBinary));
 308     if (Bin->isMachO() || Bin->isMachOUniversalBinary()) {
 309       // On Darwin we may find DWARF in separate object file in
 310       // resource directory.
 311       const std::string &ResourcePath =
 312           getDarwinDWARFResourceForPath(Path);
 313       BinaryOrErr = createBinary(ResourcePath);
 314       error_code EC = BinaryOrErr.getError();
 315       if (EC != std::errc::no_such_file_or_directory && !error(EC)) {
 316         DbgBin = BinaryOrErr.get();
 317         ParsedBinariesAndObjects.push_back(std::unique_ptr<Binary>(DbgBin));
 318       }
 319     }
 320     // Try to locate the debug binary using .gnu_debuglink section.
 321     if (!DbgBin) {
 322       std::string DebuglinkName;
 323       uint32_t CRCHash;
 324       std::string DebugBinaryPath;
 325       if (getGNUDebuglinkContents(Bin, DebuglinkName, CRCHash) &&
 326           findDebugBinary(Path, DebuglinkName, CRCHash, DebugBinaryPath)) {
 327         BinaryOrErr = createBinary(DebugBinaryPath);
 328         if (!error(BinaryOrErr.getError())) {
 329           DbgBin = BinaryOrErr.get();
 330           ParsedBinariesAndObjects.push_back(std::unique_ptr<Binary>(DbgBin));
 331         }
 332       }
 333     }
 334   }
 335   if (!DbgBin)
 336     DbgBin = Bin;
 337   BinaryPair Res = std::make_pair(Bin, DbgBin);
 338   BinaryForPath[Path] = Res;
 339   return Res;
 340 }
 341
 342 ObjectFile *
 343 LLVMSymbolizer::getObjectFileFromBinary(Binary *Bin, const std::string &ArchName) {
 344   if (!Bin)
 345     return nullptr;
 346   ObjectFile *Res = nullptr;
 347   if (MachOUniversalBinary *UB = dyn_cast<MachOUniversalBinary>(Bin)) {
 348     ObjectFileForArchMapTy::iterator I = ObjectFileForArch.find(
 349         std::make_pair(UB, ArchName));
 350     if (I != ObjectFileForArch.end())
 351       return I->second;
 352     std::unique_ptr<ObjectFile> ParsedObj;
 353     if (!UB->getObjectForArch(Triple(ArchName).getArch(), ParsedObj)) {
 354       Res = ParsedObj.get();
 355       ParsedBinariesAndObjects.push_back(std::move(ParsedObj));
 356     }
 357     ObjectFileForArch[std::make_pair(UB, ArchName)] = Res;
 358   } else if (Bin->isObject()) {
 359     Res = cast<ObjectFile>(Bin);
 360   }
 361   return Res;
 362 }
 363
 364 ModuleInfo *
 365 LLVMSymbolizer::getOrCreateModuleInfo(const std::string &ModuleName) {
 366   ModuleMapTy::iterator I = Modules.find(ModuleName);
 367   if (I != Modules.end())
 368     return I->second;
 369   std::string BinaryName = ModuleName;
 370   std::string ArchName = Opts.DefaultArch;
 371   size_t ColonPos = ModuleName.find_last_of(':');
 372   // Verify that substring after colon form a valid arch name.
 373   if (ColonPos != std::string::npos) {
 374     std::string ArchStr = ModuleName.substr(ColonPos + 1);
 375     if (Triple(ArchStr).getArch() != Triple::UnknownArch) {
 376       BinaryName = ModuleName.substr(0, ColonPos);
 377       ArchName = ArchStr;
 378     }
 379   }
 380   BinaryPair Binaries = getOrCreateBinary(BinaryName);
 381   ObjectFile *Obj = getObjectFileFromBinary(Binaries.first, ArchName);
 382   ObjectFile *DbgObj = getObjectFileFromBinary(Binaries.second, ArchName);
 383
 384   if (!Obj) {
 385     // Failed to find valid object file.
 386     Modules.insert(make_pair(ModuleName, (ModuleInfo *)nullptr));
 387     return nullptr;
 388   }
 389   DIContext *Context = DIContext::getDWARFContext(DbgObj);
 390   assert(Context);
 391   ModuleInfo *Info = new ModuleInfo(Obj, Context);
 392   Modules.insert(make_pair(ModuleName, Info));
 393   return Info;
 394 }
 395
 396 std::string LLVMSymbolizer::printDILineInfo(DILineInfo LineInfo) const {
 397   // By default, DILineInfo contains "<invalid>" for function/filename it
 398   // cannot fetch. We replace it to "??" to make our output closer to addr2line.
 399   static const std::string kDILineInfoBadString = "<invalid>";
 400   std::stringstream Result;
 401   if (Opts.PrintFunctions != FunctionNameKind::None) {
 402     std::string FunctionName = LineInfo.FunctionName;
 403     if (FunctionName == kDILineInfoBadString)
 404       FunctionName = kBadString;
 405     else if (Opts.Demangle)
 406       FunctionName = DemangleName(FunctionName);
 407     Result << FunctionName << "\n";
 408   }
 409   std::string Filename = LineInfo.FileName;
 410   if (Filename == kDILineInfoBadString)
 411     Filename = kBadString;
 412   Result << Filename << ":" << LineInfo.Line << ":" << LineInfo.Column << "\n";
 413   return Result.str();
 414 }
 415
 416 #if !defined(_MSC_VER)
 417 // Assume that __cxa_demangle is provided by libcxxabi (except for Windows).
 418 extern "C" char *__cxa_demangle(const char *mangled_name, char *output_buffer,
 419                                 size_t *length, int *status);
 420 #endif
 421
 422 std::string LLVMSymbolizer::DemangleName(const std::string &Name) {
 423 #if !defined(_MSC_VER)
 424   // We can spoil names of symbols with C linkage, so use an heuristic
 425   // approach to check if the name should be demangled.
 426   if (Name.substr(0, 2) != "_Z")
 427     return Name;
 428   int status = 0;
 429   char *DemangledName = __cxa_demangle(Name.c_str(), nullptr, nullptr, &status);
 430   if (status != 0)
 431     return Name;
 432   std::string Result = DemangledName;
 433   free(DemangledName);
 434   return Result;
 435 #else
 436   return Name;
 437 #endif
 438 }
 439
 440 } // namespace symbolize
 441 } // namespace llvm