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 #define DEBUG_TYPE "insert-gcov-profiling"
  18
  19 #include "ProfilingUtils.h"
  20 #include "llvm/Transforms/Instrumentation.h"
  21 #include "llvm/DebugInfo.h"
  22 #include "llvm/IRBuilder.h"
  23 #include "llvm/Instructions.h"
  24 #include "llvm/Module.h"
  25 #include "llvm/Pass.h"
  26 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  27 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  28 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  29 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
  30 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  31 #include "llvm/ADT/UniqueVector.h"
  32 #include "llvm/Support/Debug.h"
  33 #include "llvm/Support/DebugLoc.h"
  34 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
  35 #include "llvm/Support/PathV2.h"
  36 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  37 #include "llvm/Transforms/Utils/ModuleUtils.h"
  38 #include <string>
  39 #include <utility>
  40 using namespace llvm;
  41
  42 namespace {
  43   class GCOVProfiler : public ModulePass {
  44   public:
  45     static char ID;
  46     GCOVProfiler()
  47         : ModulePass(ID), EmitNotes(true), EmitData(true), Use402Format(false),
  48           UseExtraChecksum(false) {
  49       initializeGCOVProfilerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  50     }
  51     GCOVProfiler(bool EmitNotes, bool EmitData, bool use402Format = false,
  52                  bool useExtraChecksum = false)
  53         : ModulePass(ID), EmitNotes(EmitNotes), EmitData(EmitData),
  54           Use402Format(use402Format), UseExtraChecksum(useExtraChecksum) {
  55       assert((EmitNotes || EmitData) && "GCOVProfiler asked to do nothing?");
  56       initializeGCOVProfilerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  57     }
  58     virtual const char *getPassName() const {
  59       return "GCOV Profiler";
  60     }
  61   private:
  62     bool runOnModule(Module &M);
  63
  64     // Create the GCNO files for the Module based on DebugInfo.
  65     void emitGCNO();
  66
  67     // Modify the program to track transitions along edges and call into the
  68     // profiling runtime to emit .gcda files when run.
  69     bool emitProfileArcs();
  70
  71     // Get pointers to the functions in the runtime library.
  72     Constant *getStartFileFunc();
  73     Constant *getIncrementIndirectCounterFunc();
  74     Constant *getEmitFunctionFunc();
  75     Constant *getEmitArcsFunc();
  76     Constant *getEndFileFunc();
  77
  78     // Create or retrieve an i32 state value that is used to represent the
  79     // pred block number for certain non-trivial edges.
  80     GlobalVariable *getEdgeStateValue();
  81
  82     // Produce a table of pointers to counters, by predecessor and successor
  83     // block number.
  84     GlobalVariable *buildEdgeLookupTable(Function *F,
  85                                          GlobalVariable *Counter,
  86                                          const UniqueVector<BasicBlock *> &Preds,
  87                                          const UniqueVector<BasicBlock *> &Succs);
  88
  89     // Add the function to write out all our counters to the global destructor
  90     // list.
  91     void insertCounterWriteout(ArrayRef<std::pair<GlobalVariable*, MDNode*> >);
  92     void insertIndirectCounterIncrement();
  93
  94     std::string mangleName(DICompileUnit CU, const char *NewStem);
  95
  96     bool EmitNotes;
  97     bool EmitData;
  98     bool Use402Format;
  99     bool UseExtraChecksum;
 100
 101     Module *M;
 102     LLVMContext *Ctx;
 103   };
 104 }
 105
 106 char GCOVProfiler::ID = 0;
 107 INITIALIZE_PASS(GCOVProfiler, "insert-gcov-profiling",
 108                 "Insert instrumentation for GCOV profiling", false, false)
 109
 110 ModulePass *llvm::createGCOVProfilerPass(bool EmitNotes, bool EmitData,
 111                                          bool Use402Format,
 112                                          bool UseExtraChecksum) {
 113   return new GCOVProfiler(EmitNotes, EmitData, Use402Format, UseExtraChecksum);
 114 }
 115
 116 namespace {
 117   class GCOVRecord {
 118    protected:
 119     static const char *LinesTag;
 120     static const char *FunctionTag;
 121     static const char *BlockTag;
 122     static const char *EdgeTag;
 123
 124     GCOVRecord() {}
 125
 126     void writeBytes(const char *Bytes, int Size) {
 127       os->write(Bytes, Size);
 128     }
 129
 130     void write(uint32_t i) {
 131       writeBytes(reinterpret_cast<char*>(&i), 4);
 132     }
 133
 134     // Returns the length measured in 4-byte blocks that will be used to
 135     // represent this string in a GCOV file
 136     unsigned lengthOfGCOVString(StringRef s) {
 137       // A GCOV string is a length, followed by a NUL, then between 0 and 3 NULs
 138       // padding out to the next 4-byte word. The length is measured in 4-byte
 139       // words including padding, not bytes of actual string.
 140       return (s.size() / 4) + 1;
 141     }
 142
 143     void writeGCOVString(StringRef s) {
 144       uint32_t Len = lengthOfGCOVString(s);
 145       write(Len);
 146       writeBytes(s.data(), s.size());
 147
 148       // Write 1 to 4 bytes of NUL padding.
 149       assert((unsigned)(4 - (s.size() % 4)) > 0);
 150       assert((unsigned)(4 - (s.size() % 4)) <= 4);
 151       writeBytes("\0\0\0\0", 4 - (s.size() % 4));
 152     }
 153
 154     raw_ostream *os;
 155   };
 156   const char *GCOVRecord::LinesTag = "\0\0\x45\x01";
 157   const char *GCOVRecord::FunctionTag = "\0\0\0\1";
 158   const char *GCOVRecord::BlockTag = "\0\0\x41\x01";
 159   const char *GCOVRecord::EdgeTag = "\0\0\x43\x01";
 160
 161   class GCOVFunction;
 162   class GCOVBlock;
 163
 164   // Constructed only by requesting it from a GCOVBlock, this object stores a
 165   // list of line numbers and a single filename, representing lines that belong
 166   // to the block.
 167   class GCOVLines : public GCOVRecord {
 168    public:
 169     void addLine(uint32_t Line) {
 170       Lines.push_back(Line);
 171     }
 172
 173     uint32_t length() {
 174       // Here 2 = 1 for string length + 1 for '0' id#.
 175       return lengthOfGCOVString(Filename) + 2 + Lines.size();
 176     }
 177
 178     void writeOut() {
 179       write(0);
 180       writeGCOVString(Filename);
 181       for (int i = 0, e = Lines.size(); i != e; ++i)
 182         write(Lines[i]);
 183     }
 184
 185     GCOVLines(StringRef F, raw_ostream *os)
 186       : Filename(F) {
 187       this->os = os;
 188     }
 189
 190    private:
 191     StringRef Filename;
 192     SmallVector<uint32_t, 32> Lines;
 193   };
 194
 195   // Represent a basic block in GCOV. Each block has a unique number in the
 196   // function, number of lines belonging to each block, and a set of edges to
 197   // other blocks.
 198   class GCOVBlock : public GCOVRecord {
 199    public:
 200     GCOVLines &getFile(StringRef Filename) {
 201       GCOVLines *&Lines = LinesByFile[Filename];
 202       if (!Lines) {
 203         Lines = new GCOVLines(Filename, os);
 204       }
 205       return *Lines;
 206     }
 207
 208     void addEdge(GCOVBlock &Successor) {
 209       OutEdges.push_back(&Successor);
 210     }
 211
 212     void writeOut() {
 213       uint32_t Len = 3;
 214       for (StringMap<GCOVLines *>::iterator I = LinesByFile.begin(),
 215                E = LinesByFile.end(); I != E; ++I) {
 216         Len += I->second->length();
 217       }
 218
 219       writeBytes(LinesTag, 4);
 220       write(Len);
 221       write(Number);
 222       for (StringMap<GCOVLines *>::iterator I = LinesByFile.begin(),
 223                E = LinesByFile.end(); I != E; ++I)
 224         I->second->writeOut();
 225       write(0);
 226       write(0);
 227     }
 228
 229     ~GCOVBlock() {
 230       DeleteContainerSeconds(LinesByFile);
 231     }
 232
 233    private:
 234     friend class GCOVFunction;
 235
 236     GCOVBlock(uint32_t Number, raw_ostream *os)
 237         : Number(Number) {
 238       this->os = os;
 239     }
 240
 241     uint32_t Number;
 242     StringMap<GCOVLines *> LinesByFile;
 243     SmallVector<GCOVBlock *, 4> OutEdges;
 244   };
 245
 246   // A function has a unique identifier, a checksum (we leave as zero) and a
 247   // set of blocks and a map of edges between blocks. This is the only GCOV
 248   // object users can construct, the blocks and lines will be rooted here.
 249   class GCOVFunction : public GCOVRecord {
 250    public:
 251     GCOVFunction(DISubprogram SP, raw_ostream *os,
 252                  bool Use402Format, bool UseExtraChecksum) {
 253       this->os = os;
 254
 255       Function *F = SP.getFunction();
 256       DEBUG(dbgs() << "Function: " << F->getName() << "\n");
 257       uint32_t i = 0;
 258       for (Function::iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB) {
 259         Blocks[BB] = new GCOVBlock(i++, os);
 260       }
 261       ReturnBlock = new GCOVBlock(i++, os);
 262
 263       writeBytes(FunctionTag, 4);
 264       uint32_t BlockLen = 1 + 1 + 1 + lengthOfGCOVString(SP.getName()) +
 265           1 + lengthOfGCOVString(SP.getFilename()) + 1;
 266       if (UseExtraChecksum)
 267         ++BlockLen;
 268       write(BlockLen);
 269       uint32_t Ident = reinterpret_cast<intptr_t>((MDNode*)SP);
 270       write(Ident);
 271       write(0);  // lineno checksum
 272       if (UseExtraChecksum)
 273         write(0);  // cfg checksum
 274       writeGCOVString(SP.getName());
 275       writeGCOVString(SP.getFilename());
 276       write(SP.getLineNumber());
 277     }
 278
 279     ~GCOVFunction() {
 280       DeleteContainerSeconds(Blocks);
 281       delete ReturnBlock;
 282     }
 283
 284     GCOVBlock &getBlock(BasicBlock *BB) {
 285       return *Blocks[BB];
 286     }
 287
 288     GCOVBlock &getReturnBlock() {
 289       return *ReturnBlock;
 290     }
 291
 292     void writeOut() {
 293       // Emit count of blocks.
 294       writeBytes(BlockTag, 4);
 295       write(Blocks.size() + 1);
 296       for (int i = 0, e = Blocks.size() + 1; i != e; ++i) {
 297         write(0);  // No flags on our blocks.
 298       }
 299       DEBUG(dbgs() << Blocks.size() << " blocks.\n");
 300
 301       // Emit edges between blocks.
 302       for (DenseMap<BasicBlock *, GCOVBlock *>::iterator I = Blocks.begin(),
 303                E = Blocks.end(); I != E; ++I) {
 304         GCOVBlock &Block = *I->second;
 305         if (Block.OutEdges.empty()) continue;
 306
 307         writeBytes(EdgeTag, 4);
 308         write(Block.OutEdges.size() * 2 + 1);
 309         write(Block.Number);
 310         for (int i = 0, e = Block.OutEdges.size(); i != e; ++i) {
 311           DEBUG(dbgs() << Block.Number << " -> " << Block.OutEdges[i]->Number
 312                        << "\n");
 313           write(Block.OutEdges[i]->Number);
 314           write(0);  // no flags
 315         }
 316       }
 317
 318       // Emit lines for each block.
 319       for (DenseMap<BasicBlock *, GCOVBlock *>::iterator I = Blocks.begin(),
 320                E = Blocks.end(); I != E; ++I) {
 321         I->second->writeOut();
 322       }
 323     }
 324
 325    private:
 326     DenseMap<BasicBlock *, GCOVBlock *> Blocks;
 327     GCOVBlock *ReturnBlock;
 328   };
 329 }
 330
 331 std::string GCOVProfiler::mangleName(DICompileUnit CU, const char *NewStem) {
 332   SmallString<128> Filename = CU.getFilename();
 333   bool AsString = false;
 334
 335   if (NamedMDNode *GCov = M->getNamedMetadata("llvm.gcov")) {
 336     for (int i = 0, e = GCov->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 337       MDNode *N = GCov->getOperand(i);
 338       if (N->getNumOperands() != 2) continue;
 339       MDString *GCovFile = dyn_cast<MDString>(N->getOperand(0));
 340       MDNode *CompileUnit = dyn_cast<MDNode>(N->getOperand(1));
 341       if (!GCovFile || !CompileUnit) continue;
 342       if (CompileUnit == CU) {
 343         Filename = GCovFile->getString();
 344         AsString = true;
 345         break;
 346       }
 347     }
 348   }
 349
 350   if (sys::path::is_relative(Filename.c_str())) {
 351     SmallString<128> FullPath = CU.getDirectory();
 352     sys::path::append(FullPath, Filename.begin(), Filename.end());
 353     Filename = FullPath;
 354   }
 355
 356   sys::path::replace_extension(Filename, NewStem);
 357
 358   if (!AsString)
 359     return sys::path::filename(Filename.str());
 360
 361   return Filename.str();
 362 }
 363
 364 bool GCOVProfiler::runOnModule(Module &M) {
 365   this->M = &M;
 366   Ctx = &M.getContext();
 367
 368   if (EmitNotes) emitGCNO();
 369   if (EmitData) return emitProfileArcs();
 370   return false;
 371 }
 372
 373 void GCOVProfiler::emitGCNO() {
 374   NamedMDNode *CU_Nodes = M->getNamedMetadata("llvm.dbg.cu");
 375   if (!CU_Nodes) return;
 376
 377   for (unsigned i = 0, e = CU_Nodes->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 378     // Each compile unit gets its own .gcno file. This means that whether we run
 379     // this pass over the original .o's as they're produced, or run it after
 380     // LTO, we'll generate the same .gcno files.
 381
 382     DICompileUnit CU(CU_Nodes->getOperand(i));
 383     std::string ErrorInfo;
 384     raw_fd_ostream out(mangleName(CU, "gcno").c_str(), ErrorInfo,
 385                        raw_fd_ostream::F_Binary);
 386     if (!Use402Format)
 387       out.write("oncg*404MVLL", 12);
 388     else
 389       out.write("oncg*204MVLL", 12);
 390
 391     DIArray SPs = CU.getSubprograms();
 392     for (unsigned i = 0, e = SPs.getNumElements(); i != e; ++i) {
 393       DISubprogram SP(SPs.getElement(i));
 394       if (!SP.Verify()) continue;
 395
 396       Function *F = SP.getFunction();
 397       if (!F) continue;
 398       GCOVFunction Func(SP, &out, Use402Format, UseExtraChecksum);
 399
 400       for (Function::iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB) {
 401         GCOVBlock &Block = Func.getBlock(BB);
 402         TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
 403         if (int successors = TI->getNumSuccessors()) {
 404           for (int i = 0; i != successors; ++i) {
 405             Block.addEdge(Func.getBlock(TI->getSuccessor(i)));
 406           }
 407         } else if (isa<ReturnInst>(TI)) {
 408           Block.addEdge(Func.getReturnBlock());
 409         }
 410
 411         uint32_t Line = 0;
 412         for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), IE = BB->end();
 413              I != IE; ++I) {
 414           const DebugLoc &Loc = I->getDebugLoc();
 415           if (Loc.isUnknown()) continue;
 416           if (Line == Loc.getLine()) continue;
 417           Line = Loc.getLine();
 418           if (SP != getDISubprogram(Loc.getScope(*Ctx))) continue;
 419
 420           GCOVLines &Lines = Block.getFile(SP.getFilename());
 421           Lines.addLine(Loc.getLine());
 422         }
 423       }
 424       Func.writeOut();
 425     }
 426     out.write("\0\0\0\0\0\0\0\0", 8);  // EOF
 427     out.close();
 428   }
 429 }
 430
 431 bool GCOVProfiler::emitProfileArcs() {
 432   NamedMDNode *CU_Nodes = M->getNamedMetadata("llvm.dbg.cu");
 433   if (!CU_Nodes) return false;
 434
 435   bool Result = false;
 436   bool InsertIndCounterIncrCode = false;
 437   for (unsigned i = 0, e = CU_Nodes->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 438     DICompileUnit CU(CU_Nodes->getOperand(i));
 439     DIArray SPs = CU.getSubprograms();
 440     SmallVector<std::pair<GlobalVariable *, MDNode *>, 8> CountersBySP;
 441     for (unsigned i = 0, e = SPs.getNumElements(); i != e; ++i) {
 442       DISubprogram SP(SPs.getElement(i));
 443       if (!SP.Verify()) continue;
 444       Function *F = SP.getFunction();
 445       if (!F) continue;
 446       if (!Result) Result = true;
 447       unsigned Edges = 0;
 448       for (Function::iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB) {
 449         TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
 450         if (isa<ReturnInst>(TI))
 451           ++Edges;
 452         else
 453           Edges += TI->getNumSuccessors();
 454       }
 455
 456       ArrayType *CounterTy =
 457         ArrayType::get(Type::getInt64Ty(*Ctx), Edges);
 458       GlobalVariable *Counters =
 459         new GlobalVariable(*M, CounterTy, false,
 460                            GlobalValue::InternalLinkage,
 461                            Constant::getNullValue(CounterTy),
 462                            "__llvm_gcov_ctr");
 463       CountersBySP.push_back(std::make_pair(Counters, (MDNode*)SP));
 464
 465       UniqueVector<BasicBlock *> ComplexEdgePreds;
 466       UniqueVector<BasicBlock *> ComplexEdgeSuccs;
 467
 468       unsigned Edge = 0;
 469       for (Function::iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB) {
 470         TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
 471         int Successors = isa<ReturnInst>(TI) ? 1 : TI->getNumSuccessors();
 472         if (Successors) {
 473           IRBuilder<> Builder(TI);
 474
 475           if (Successors == 1) {
 476             Value *Counter = Builder.CreateConstInBoundsGEP2_64(Counters, 0,
 477                                                                 Edge);
 478             Value *Count = Builder.CreateLoad(Counter);
 479             Count = Builder.CreateAdd(Count,
 480                                       ConstantInt::get(Type::getInt64Ty(*Ctx),1));
 481             Builder.CreateStore(Count, Counter);
 482           } else if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
 483             Value *Sel = Builder.CreateSelect(
 484               BI->getCondition(),
 485               ConstantInt::get(Type::getInt64Ty(*Ctx), Edge),
 486               ConstantInt::get(Type::getInt64Ty(*Ctx), Edge + 1));
 487             SmallVector<Value *, 2> Idx;
 488             Idx.push_back(Constant::getNullValue(Type::getInt64Ty(*Ctx)));
 489             Idx.push_back(Sel);
 490             Value *Counter = Builder.CreateInBoundsGEP(Counters, Idx);
 491             Value *Count = Builder.CreateLoad(Counter);
 492             Count = Builder.CreateAdd(Count,
 493                                       ConstantInt::get(Type::getInt64Ty(*Ctx),1));
 494             Builder.CreateStore(Count, Counter);
 495           } else {
 496             ComplexEdgePreds.insert(BB);
 497             for (int i = 0; i != Successors; ++i)
 498               ComplexEdgeSuccs.insert(TI->getSuccessor(i));
 499           }
 500           Edge += Successors;
 501         }
 502       }
 503
 504       if (!ComplexEdgePreds.empty()) {
 505         GlobalVariable *EdgeTable =
 506           buildEdgeLookupTable(F, Counters,
 507                                ComplexEdgePreds, ComplexEdgeSuccs);
 508         GlobalVariable *EdgeState = getEdgeStateValue();
 509
 510         Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(*Ctx);
 511         for (int i = 0, e = ComplexEdgePreds.size(); i != e; ++i) {
 512           IRBuilder<> Builder(ComplexEdgePreds[i+1]->getTerminator());
 513           Builder.CreateStore(ConstantInt::get(Int32Ty, i), EdgeState);
 514         }
 515         for (int i = 0, e = ComplexEdgeSuccs.size(); i != e; ++i) {
 516           // call runtime to perform increment
 517           BasicBlock::iterator InsertPt =
 518             ComplexEdgeSuccs[i+1]->getFirstInsertionPt();
 519           IRBuilder<> Builder(InsertPt);
 520           Value *CounterPtrArray =
 521             Builder.CreateConstInBoundsGEP2_64(EdgeTable, 0,
 522                                                i * ComplexEdgePreds.size());
 523
 524           // Build code to increment the counter.
 525           InsertIndCounterIncrCode = true;
 526           Builder.CreateCall2(getIncrementIndirectCounterFunc(),
 527                               EdgeState, CounterPtrArray);
 528         }
 529       }
 530     }
 531
 532     insertCounterWriteout(CountersBySP);
 533   }
 534
 535   if (InsertIndCounterIncrCode)
 536     insertIndirectCounterIncrement();
 537
 538   return Result;
 539 }
 540
 541 // All edges with successors that aren't branches are "complex", because it
 542 // requires complex logic to pick which counter to update.
 543 GlobalVariable *GCOVProfiler::buildEdgeLookupTable(
 544     Function *F,
 545     GlobalVariable *Counters,
 546     const UniqueVector<BasicBlock *> &Preds,
 547     const UniqueVector<BasicBlock *> &Succs) {
 548   // TODO: support invoke, threads. We rely on the fact that nothing can modify
 549   // the whole-Module pred edge# between the time we set it and the time we next
 550   // read it. Threads and invoke make this untrue.
 551
 552   // emit [(succs * preds) x i64*], logically [succ x [pred x i64*]].
 553   Type *Int64PtrTy = Type::getInt64PtrTy(*Ctx);
 554   ArrayType *EdgeTableTy = ArrayType::get(
 555       Int64PtrTy, Succs.size() * Preds.size());
 556
 557   Constant **EdgeTable = new Constant*[Succs.size() * Preds.size()];
 558   Constant *NullValue = Constant::getNullValue(Int64PtrTy);
 559   for (int i = 0, ie = Succs.size() * Preds.size(); i != ie; ++i)
 560     EdgeTable[i] = NullValue;
 561
 562   unsigned Edge = 0;
 563   for (Function::iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB) {
 564     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
 565     int Successors = isa<ReturnInst>(TI) ? 1 : TI->getNumSuccessors();
 566     if (Successors > 1 && !isa<BranchInst>(TI) && !isa<ReturnInst>(TI)) {
 567       for (int i = 0; i != Successors; ++i) {
 568         BasicBlock *Succ = TI->getSuccessor(i);
 569         IRBuilder<> builder(Succ);
 570         Value *Counter = builder.CreateConstInBoundsGEP2_64(Counters, 0,
 571                                                             Edge + i);
 572         EdgeTable[((Succs.idFor(Succ)-1) * Preds.size()) +
 573                   (Preds.idFor(BB)-1)] = cast<Constant>(Counter);
 574       }
 575     }
 576     Edge += Successors;
 577   }
 578
 579   ArrayRef<Constant*> V(&EdgeTable[0], Succs.size() * Preds.size());
 580   GlobalVariable *EdgeTableGV =
 581       new GlobalVariable(
 582           *M, EdgeTableTy, true, GlobalValue::InternalLinkage,
 583           ConstantArray::get(EdgeTableTy, V),
 584           "__llvm_gcda_edge_table");
 585   EdgeTableGV->setUnnamedAddr(true);
 586   return EdgeTableGV;
 587 }
 588
 589 Constant *GCOVProfiler::getStartFileFunc() {
 590   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx),
 591                                               Type::getInt8PtrTy(*Ctx), false);
 592   return M->getOrInsertFunction("llvm_gcda_start_file", FTy);
 593 }
 594
 595 Constant *GCOVProfiler::getIncrementIndirectCounterFunc() {
 596   Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(*Ctx);
 597   Type *Int64Ty = Type::getInt64Ty(*Ctx);
 598   Type *Args[] = {
 599     Int32Ty->getPointerTo(),                // uint32_t *predecessor
 600     Int64Ty->getPointerTo()->getPointerTo() // uint64_t **counters
 601   };
 602   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx), Args, false);
 603   return M->getOrInsertFunction("__llvm_gcov_indirect_counter_increment", FTy);
 604 }
 605
 606 Constant *GCOVProfiler::getEmitFunctionFunc() {
 607   Type *Args[2] = {
 608     Type::getInt32Ty(*Ctx),    // uint32_t ident
 609     Type::getInt8PtrTy(*Ctx),  // const char *function_name
 610   };
 611   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx), Args, false);
 612   return M->getOrInsertFunction("llvm_gcda_emit_function", FTy);
 613 }
 614
 615 Constant *GCOVProfiler::getEmitArcsFunc() {
 616   Type *Args[] = {
 617     Type::getInt32Ty(*Ctx),     // uint32_t num_counters
 618     Type::getInt64PtrTy(*Ctx),  // uint64_t *counters
 619   };
 620   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx),
 621                                               Args, false);
 622   return M->getOrInsertFunction("llvm_gcda_emit_arcs", FTy);
 623 }
 624
 625 Constant *GCOVProfiler::getEndFileFunc() {
 626   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx), false);
 627   return M->getOrInsertFunction("llvm_gcda_end_file", FTy);
 628 }
 629
 630 GlobalVariable *GCOVProfiler::getEdgeStateValue() {
 631   GlobalVariable *GV = M->getGlobalVariable("__llvm_gcov_global_state_pred");
 632   if (!GV) {
 633     GV = new GlobalVariable(*M, Type::getInt32Ty(*Ctx), false,
 634                             GlobalValue::InternalLinkage,
 635                             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Ctx),
 636                                              0xffffffff),
 637                             "__llvm_gcov_global_state_pred");
 638     GV->setUnnamedAddr(true);
 639   }
 640   return GV;
 641 }
 642
 643 void GCOVProfiler::insertCounterWriteout(
 644     ArrayRef<std::pair<GlobalVariable *, MDNode *> > CountersBySP) {
 645   FunctionType *WriteoutFTy =
 646       FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx), false);
 647   Function *WriteoutF = Function::Create(WriteoutFTy,
 648                                          GlobalValue::InternalLinkage,
 649                                          "__llvm_gcov_writeout", M);
 650   WriteoutF->setUnnamedAddr(true);
 651   BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(*Ctx, "", WriteoutF);
 652   IRBuilder<> Builder(BB);
 653
 654   Constant *StartFile = getStartFileFunc();
 655   Constant *EmitFunction = getEmitFunctionFunc();
 656   Constant *EmitArcs = getEmitArcsFunc();
 657   Constant *EndFile = getEndFileFunc();
 658
 659   NamedMDNode *CU_Nodes = M->getNamedMetadata("llvm.dbg.cu");
 660   if (CU_Nodes) {
 661     for (unsigned i = 0, e = CU_Nodes->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 662       DICompileUnit compile_unit(CU_Nodes->getOperand(i));
 663       std::string FilenameGcda = mangleName(compile_unit, "gcda");
 664       Builder.CreateCall(StartFile,
 665                          Builder.CreateGlobalStringPtr(FilenameGcda));
 666       for (ArrayRef<std::pair<GlobalVariable *, MDNode *> >::iterator
 667              I = CountersBySP.begin(), E = CountersBySP.end();
 668            I != E; ++I) {
 669         DISubprogram SP(I->second);
 670         intptr_t ident = reinterpret_cast<intptr_t>(I->second);
 671         Builder.CreateCall2(EmitFunction,
 672                             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Ctx), ident),
 673                             Builder.CreateGlobalStringPtr(SP.getName()));
 674
 675         GlobalVariable *GV = I->first;
 676         unsigned Arcs =
 677           cast<ArrayType>(GV->getType()->getElementType())->getNumElements();
 678         Builder.CreateCall2(EmitArcs,
 679                             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Ctx), Arcs),
 680                             Builder.CreateConstGEP2_64(GV, 0, 0));
 681       }
 682       Builder.CreateCall(EndFile);
 683     }
 684   }
 685   Builder.CreateRetVoid();
 686
 687   // Create a small bit of code that registers the "__llvm_gcov_writeout"
 688   // function to be executed at exit.
 689   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(*Ctx), false);
 690   Function *F = Function::Create(FTy, GlobalValue::InternalLinkage,
 691                                  "__llvm_gcov_init", M);
 692   F->setUnnamedAddr(true);
 693   F->setLinkage(GlobalValue::InternalLinkage);
 694   F->addFnAttr(Attribute::NoInline);
 695
 696   BB = BasicBlock::Create(*Ctx, "entry", F);
 697   Builder.SetInsertPoint(BB);
 698
 699   FTy = FunctionType::get(Type::getInt32Ty(*Ctx),
 700                           PointerType::get(FTy, 0), false);
 701   Constant *AtExitFn = M->getOrInsertFunction("atexit", FTy);
 702   Builder.CreateCall(AtExitFn, WriteoutF);
 703   Builder.CreateRetVoid();
 704
 705   appendToGlobalCtors(*M, F, 0);
 706 }
 707
 708 void GCOVProfiler::insertIndirectCounterIncrement() {
 709   Function *Fn =
 710     cast<Function>(GCOVProfiler::getIncrementIndirectCounterFunc());
 711   Fn->setUnnamedAddr(true);
 712   Fn->setLinkage(GlobalValue::InternalLinkage);
 713   Fn->addFnAttr(Attribute::NoInline);
 714
 715   Type *Int32Ty = Type::getInt32Ty(*Ctx);
 716   Type *Int64Ty = Type::getInt64Ty(*Ctx);
 717   Constant *NegOne = ConstantInt::get(Int32Ty, 0xffffffff);
 718
 719   // Create basic blocks for function.
 720   BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(*Ctx, "entry", Fn);
 721   IRBuilder<> Builder(BB);
 722
 723   BasicBlock *PredNotNegOne = BasicBlock::Create(*Ctx, "", Fn);
 724   BasicBlock *CounterEnd = BasicBlock::Create(*Ctx, "", Fn);
 725   BasicBlock *Exit = BasicBlock::Create(*Ctx, "exit", Fn);
 726
 727   // uint32_t pred = *predecessor;
 728   // if (pred == 0xffffffff) return;
 729   Argument *Arg = Fn->arg_begin();
 730   Arg->setName("predecessor");
 731   Value *Pred = Builder.CreateLoad(Arg, "pred");
 732   Value *Cond = Builder.CreateICmpEQ(Pred, NegOne);
 733   BranchInst::Create(Exit, PredNotNegOne, Cond, BB);
 734
 735   Builder.SetInsertPoint(PredNotNegOne);
 736
 737   // uint64_t *counter = counters[pred];
 738   // if (!counter) return;
 739   Value *ZExtPred = Builder.CreateZExt(Pred, Int64Ty);
 740   Arg = llvm::next(Fn->arg_begin());
 741   Arg->setName("counters");
 742   Value *GEP = Builder.CreateGEP(Arg, ZExtPred);
 743   Value *Counter = Builder.CreateLoad(GEP, "counter");
 744   Cond = Builder.CreateICmpEQ(Counter,
 745                               Constant::getNullValue(Int64Ty->getPointerTo()));
 746   Builder.CreateCondBr(Cond, Exit, CounterEnd);
 747
 748   // ++*counter;
 749   Builder.SetInsertPoint(CounterEnd);
 750   Value *Add = Builder.CreateAdd(Builder.CreateLoad(Counter),
 751                                  ConstantInt::get(Int64Ty, 1));
 752   Builder.CreateStore(Add, Counter);
 753   Builder.CreateBr(Exit);
 754
 755   // Fill in the exit block.
 756   Builder.SetInsertPoint(Exit);
 757   Builder.CreateRetVoid();
 758 }