]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_codegen_llvm/src/coverageinfo/mapgen.rs
Rollup merge of #101389 - lukaslueg:rcgetmutdocs, r=m-ou-se
[rust.git] / compiler / rustc_codegen_llvm / src / coverageinfo / mapgen.rs
1 use crate::common::CodegenCx;
2 use crate::coverageinfo;
3 use crate::llvm;
4
5 use llvm::coverageinfo::CounterMappingRegion;
6 use rustc_codegen_ssa::coverageinfo::map::{Counter, CounterExpression};
7 use rustc_codegen_ssa::traits::{ConstMethods, CoverageInfoMethods};
8 use rustc_data_structures::fx::FxIndexSet;
9 use rustc_hir::def::DefKind;
10 use rustc_hir::def_id::DefIdSet;
11 use rustc_llvm::RustString;
12 use rustc_middle::bug;
13 use rustc_middle::middle::codegen_fn_attrs::CodegenFnAttrFlags;
14 use rustc_middle::mir::coverage::CodeRegion;
15 use rustc_middle::ty::TyCtxt;
16
17 use std::ffi::CString;
18
19 /// Generates and exports the Coverage Map.
20 ///
21 /// Rust Coverage Map generation supports LLVM Coverage Mapping Format versions
22 /// 5 (LLVM 12, only) and 6 (zero-based encoded as 4 and 5, respectively), as defined at
23 /// [LLVM Code Coverage Mapping Format](https://github.com/rust-lang/llvm-project/blob/rustc/13.0-2021-09-30/llvm/docs/CoverageMappingFormat.rst#llvm-code-coverage-mapping-format).
24 /// These versions are supported by the LLVM coverage tools (`llvm-profdata` and `llvm-cov`)
25 /// bundled with Rust's fork of LLVM.
26 ///
27 /// Consequently, Rust's bundled version of Clang also generates Coverage Maps compliant with
28 /// the same version. Clang's implementation of Coverage Map generation was referenced when
29 /// implementing this Rust version, and though the format documentation is very explicit and
30 /// detailed, some undocumented details in Clang's implementation (that may or may not be important)
31 /// were also replicated for Rust's Coverage Map.
32 pub fn finalize<'ll, 'tcx>(cx: &CodegenCx<'ll, 'tcx>) {
33     let tcx = cx.tcx;
34
35     // Ensure the installed version of LLVM supports at least Coverage Map
36     // Version 5 (encoded as a zero-based value: 4), which was introduced with
37     // LLVM 12.
38     let version = coverageinfo::mapping_version();
39     if version < 4 {
40         tcx.sess.fatal("rustc option `-C instrument-coverage` requires LLVM 12 or higher.");
41     }
42
43     debug!("Generating coverage map for CodegenUnit: `{}`", cx.codegen_unit.name());
44
45     // In order to show that unused functions have coverage counts of zero (0), LLVM requires the
46     // functions exist. Generate synthetic functions with a (required) single counter, and add the
47     // MIR `Coverage` code regions to the `function_coverage_map`, before calling
48     // `ctx.take_function_coverage_map()`.
49     if cx.codegen_unit.is_code_coverage_dead_code_cgu() {
50         add_unused_functions(cx);
51     }
52
53     let function_coverage_map = match cx.coverage_context() {
54         Some(ctx) => ctx.take_function_coverage_map(),
55         None => return,
56     };
57
58     if function_coverage_map.is_empty() {
59         // This module has no functions with coverage instrumentation
60         return;
61     }
62
63     let mut mapgen = CoverageMapGenerator::new(tcx, version);
64
65     // Encode coverage mappings and generate function records
66     let mut function_data = Vec::new();
67     for (instance, function_coverage) in function_coverage_map {
68         debug!("Generate function coverage for {}, {:?}", cx.codegen_unit.name(), instance);
69         let mangled_function_name = tcx.symbol_name(instance).to_string();
70         let source_hash = function_coverage.source_hash();
71         let is_used = function_coverage.is_used();
72         let (expressions, counter_regions) =
73             function_coverage.get_expressions_and_counter_regions();
74
75         let coverage_mapping_buffer = llvm::build_byte_buffer(|coverage_mapping_buffer| {
76             mapgen.write_coverage_mapping(expressions, counter_regions, coverage_mapping_buffer);
77         });
78
79         if coverage_mapping_buffer.is_empty() {
80             if function_coverage.is_used() {
81                 bug!(
82                     "A used function should have had coverage mapping data but did not: {}",
83                     mangled_function_name
84                 );
85             } else {
86                 debug!("unused function had no coverage mapping data: {}", mangled_function_name);
87                 continue;
88             }
89         }
90
91         function_data.push((mangled_function_name, source_hash, is_used, coverage_mapping_buffer));
92     }
93
94     // Encode all filenames referenced by counters/expressions in this module
95     let filenames_buffer = llvm::build_byte_buffer(|filenames_buffer| {
96         coverageinfo::write_filenames_section_to_buffer(&mapgen.filenames, filenames_buffer);
97     });
98
99     let filenames_size = filenames_buffer.len();
100     let filenames_val = cx.const_bytes(&filenames_buffer);
101     let filenames_ref = coverageinfo::hash_bytes(filenames_buffer);
102
103     // Generate the LLVM IR representation of the coverage map and store it in a well-known global
104     let cov_data_val = mapgen.generate_coverage_map(cx, version, filenames_size, filenames_val);
105
106     for (mangled_function_name, source_hash, is_used, coverage_mapping_buffer) in function_data {
107         save_function_record(
108             cx,
109             mangled_function_name,
110             source_hash,
111             filenames_ref,
112             coverage_mapping_buffer,
113             is_used,
114         );
115     }
116
117     // Save the coverage data value to LLVM IR
118     coverageinfo::save_cov_data_to_mod(cx, cov_data_val);
119 }
120
121 struct CoverageMapGenerator {
122     filenames: FxIndexSet<CString>,
123 }
124
125 impl CoverageMapGenerator {
126     fn new(tcx: TyCtxt<'_>, version: u32) -> Self {
127         let mut filenames = FxIndexSet::default();
128         if version >= 5 {
129             // LLVM Coverage Mapping Format version 6 (zero-based encoded as 5)
130             // requires setting the first filename to the compilation directory.
131             // Since rustc generates coverage maps with relative paths, the
132             // compilation directory can be combined with the the relative paths
133             // to get absolute paths, if needed.
134             let working_dir = tcx
135                 .sess
136                 .opts
137                 .working_dir
138                 .remapped_path_if_available()
139                 .to_string_lossy()
140                 .to_string();
141             let c_filename =
142                 CString::new(working_dir).expect("null error converting filename to C string");
143             filenames.insert(c_filename);
144         }
145         Self { filenames }
146     }
147
148     /// Using the `expressions` and `counter_regions` collected for the current function, generate
149     /// the `mapping_regions` and `virtual_file_mapping`, and capture any new filenames. Then use
150     /// LLVM APIs to encode the `virtual_file_mapping`, `expressions`, and `mapping_regions` into
151     /// the given `coverage_mapping` byte buffer, compliant with the LLVM Coverage Mapping format.
152     fn write_coverage_mapping<'a>(
153         &mut self,
154         expressions: Vec<CounterExpression>,
155         counter_regions: impl Iterator<Item = (Counter, &'a CodeRegion)>,
156         coverage_mapping_buffer: &RustString,
157     ) {
158         let mut counter_regions = counter_regions.collect::<Vec<_>>();
159         if counter_regions.is_empty() {
160             return;
161         }
162
163         let mut virtual_file_mapping = Vec::new();
164         let mut mapping_regions = Vec::new();
165         let mut current_file_name = None;
166         let mut current_file_id = 0;
167
168         // Convert the list of (Counter, CodeRegion) pairs to an array of `CounterMappingRegion`, sorted
169         // by filename and position. Capture any new files to compute the `CounterMappingRegion`s
170         // `file_id` (indexing files referenced by the current function), and construct the
171         // function-specific `virtual_file_mapping` from `file_id` to its index in the module's
172         // `filenames` array.
173         counter_regions.sort_unstable_by_key(|(_counter, region)| *region);
174         for (counter, region) in counter_regions {
175             let CodeRegion { file_name, start_line, start_col, end_line, end_col } = *region;
176             let same_file = current_file_name.as_ref().map_or(false, |p| *p == file_name);
177             if !same_file {
178                 if current_file_name.is_some() {
179                     current_file_id += 1;
180                 }
181                 current_file_name = Some(file_name);
182                 let c_filename = CString::new(file_name.to_string())
183                     .expect("null error converting filename to C string");
184                 debug!("  file_id: {} = '{:?}'", current_file_id, c_filename);
185                 let (filenames_index, _) = self.filenames.insert_full(c_filename);
186                 virtual_file_mapping.push(filenames_index as u32);
187             }
188             debug!("Adding counter {:?} to map for {:?}", counter, region);
189             mapping_regions.push(CounterMappingRegion::code_region(
190                 counter,
191                 current_file_id,
192                 start_line,
193                 start_col,
194                 end_line,
195                 end_col,
196             ));
197         }
198
199         // Encode and append the current function's coverage mapping data
200         coverageinfo::write_mapping_to_buffer(
201             virtual_file_mapping,
202             expressions,
203             mapping_regions,
204             coverage_mapping_buffer,
205         );
206     }
207
208     /// Construct coverage map header and the array of function records, and combine them into the
209     /// coverage map. Save the coverage map data into the LLVM IR as a static global using a
210     /// specific, well-known section and name.
211     fn generate_coverage_map<'ll>(
212         self,
213         cx: &CodegenCx<'ll, '_>,
214         version: u32,
215         filenames_size: usize,
216         filenames_val: &'ll llvm::Value,
217     ) -> &'ll llvm::Value {
218         debug!("cov map: filenames_size = {}, 0-based version = {}", filenames_size, version);
219
220         // Create the coverage data header (Note, fields 0 and 2 are now always zero,
221         // as of `llvm::coverage::CovMapVersion::Version4`.)
222         let zero_was_n_records_val = cx.const_u32(0);
223         let filenames_size_val = cx.const_u32(filenames_size as u32);
224         let zero_was_coverage_size_val = cx.const_u32(0);
225         let version_val = cx.const_u32(version);
226         let cov_data_header_val = cx.const_struct(
227             &[zero_was_n_records_val, filenames_size_val, zero_was_coverage_size_val, version_val],
228             /*packed=*/ false,
229         );
230
231         // Create the complete LLVM coverage data value to add to the LLVM IR
232         cx.const_struct(&[cov_data_header_val, filenames_val], /*packed=*/ false)
233     }
234 }
235
236 /// Construct a function record and combine it with the function's coverage mapping data.
237 /// Save the function record into the LLVM IR as a static global using a
238 /// specific, well-known section and name.
239 fn save_function_record(
240     cx: &CodegenCx<'_, '_>,
241     mangled_function_name: String,
242     source_hash: u64,
243     filenames_ref: u64,
244     coverage_mapping_buffer: Vec<u8>,
245     is_used: bool,
246 ) {
247     // Concatenate the encoded coverage mappings
248     let coverage_mapping_size = coverage_mapping_buffer.len();
249     let coverage_mapping_val = cx.const_bytes(&coverage_mapping_buffer);
250
251     let func_name_hash = coverageinfo::hash_str(&mangled_function_name);
252     let func_name_hash_val = cx.const_u64(func_name_hash);
253     let coverage_mapping_size_val = cx.const_u32(coverage_mapping_size as u32);
254     let source_hash_val = cx.const_u64(source_hash);
255     let filenames_ref_val = cx.const_u64(filenames_ref);
256     let func_record_val = cx.const_struct(
257         &[
258             func_name_hash_val,
259             coverage_mapping_size_val,
260             source_hash_val,
261             filenames_ref_val,
262             coverage_mapping_val,
263         ],
264         /*packed=*/ true,
265     );
266
267     coverageinfo::save_func_record_to_mod(cx, func_name_hash, func_record_val, is_used);
268 }
269
270 /// When finalizing the coverage map, `FunctionCoverage` only has the `CodeRegion`s and counters for
271 /// the functions that went through codegen; such as public functions and "used" functions
272 /// (functions referenced by other "used" or public items). Any other functions considered unused,
273 /// or "Unreachable", were still parsed and processed through the MIR stage, but were not
274 /// codegenned. (Note that `-Clink-dead-code` can force some unused code to be codegenned, but
275 /// that flag is known to cause other errors, when combined with `-C instrument-coverage`; and
276 /// `-Clink-dead-code` will not generate code for unused generic functions.)
277 ///
278 /// We can find the unused functions (including generic functions) by the set difference of all MIR
279 /// `DefId`s (`tcx` query `mir_keys`) minus the codegenned `DefId`s (`tcx` query
280 /// `codegened_and_inlined_items`).
281 ///
282 /// These unused functions are then codegen'd in one of the CGUs which is marked as the
283 /// "code coverage dead code cgu" during the partitioning process. This prevents us from generating
284 /// code regions for the same function more than once which can lead to linker errors regarding
285 /// duplicate symbols.
286 fn add_unused_functions<'ll, 'tcx>(cx: &CodegenCx<'ll, 'tcx>) {
287     assert!(cx.codegen_unit.is_code_coverage_dead_code_cgu());
288
289     let tcx = cx.tcx;
290
291     let ignore_unused_generics = tcx.sess.instrument_coverage_except_unused_generics();
292
293     let eligible_def_ids: DefIdSet = tcx
294         .mir_keys(())
295         .iter()
296         .filter_map(|local_def_id| {
297             let def_id = local_def_id.to_def_id();
298             let kind = tcx.def_kind(def_id);
299             // `mir_keys` will give us `DefId`s for all kinds of things, not
300             // just "functions", like consts, statics, etc. Filter those out.
301             // If `ignore_unused_generics` was specified, filter out any
302             // generic functions from consideration as well.
303             if !matches!(
304                 kind,
305                 DefKind::Fn | DefKind::AssocFn | DefKind::Closure | DefKind::Generator
306             ) {
307                 return None;
308             } else if ignore_unused_generics
309                 && tcx.generics_of(def_id).requires_monomorphization(tcx)
310             {
311                 return None;
312             }
313             Some(local_def_id.to_def_id())
314         })
315         .collect();
316
317     let codegenned_def_ids = tcx.codegened_and_inlined_items(());
318
319     for &non_codegenned_def_id in eligible_def_ids.difference(codegenned_def_ids) {
320         let codegen_fn_attrs = tcx.codegen_fn_attrs(non_codegenned_def_id);
321
322         // If a function is marked `#[no_coverage]`, then skip generating a
323         // dead code stub for it.
324         if codegen_fn_attrs.flags.contains(CodegenFnAttrFlags::NO_COVERAGE) {
325             debug!("skipping unused fn marked #[no_coverage]: {:?}", non_codegenned_def_id);
326             continue;
327         }
328
329         debug!("generating unused fn: {:?}", non_codegenned_def_id);
330         cx.define_unused_fn(non_codegenned_def_id);
331     }
332 }