]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/tools/clang/lib/Analysis/CloneDetection.cpp
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[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / tools / clang / lib / Analysis / CloneDetection.cpp
1 //===--- CloneDetection.cpp - Finds code clones in an AST -------*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 ///
10 ///  This file implements classes for searching and anlyzing source code clones.
11 ///
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "clang/Analysis/CloneDetection.h"
15
16 #include "clang/AST/ASTContext.h"
17 #include "clang/AST/RecursiveASTVisitor.h"
18 #include "clang/AST/Stmt.h"
19 #include "clang/AST/StmtVisitor.h"
20 #include "clang/Lex/Lexer.h"
21 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
22 #include "llvm/Support/MD5.h"
23 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
24
25 using namespace clang;
26
27 StmtSequence::StmtSequence(const CompoundStmt *Stmt, ASTContext &Context,
28                            unsigned StartIndex, unsigned EndIndex)
29     : S(Stmt), Context(&Context), StartIndex(StartIndex), EndIndex(EndIndex) {
30   assert(Stmt && "Stmt must not be a nullptr");
31   assert(StartIndex < EndIndex && "Given array should not be empty");
32   assert(EndIndex <= Stmt->size() && "Given array too big for this Stmt");
33 }
34
35 StmtSequence::StmtSequence(const Stmt *Stmt, ASTContext &Context)
36     : S(Stmt), Context(&Context), StartIndex(0), EndIndex(0) {}
37
38 StmtSequence::StmtSequence()
39     : S(nullptr), Context(nullptr), StartIndex(0), EndIndex(0) {}
40
41 bool StmtSequence::contains(const StmtSequence &Other) const {
42   // If both sequences reside in different translation units, they can never
43   // contain each other.
44   if (Context != Other.Context)
45     return false;
46
47   const SourceManager &SM = Context->getSourceManager();
48
49   // Otherwise check if the start and end locations of the current sequence
50   // surround the other sequence.
51   bool StartIsInBounds =
52       SM.isBeforeInTranslationUnit(getStartLoc(), Other.getStartLoc()) ||
53       getStartLoc() == Other.getStartLoc();
54   if (!StartIsInBounds)
55     return false;
56
57   bool EndIsInBounds =
58       SM.isBeforeInTranslationUnit(Other.getEndLoc(), getEndLoc()) ||
59       Other.getEndLoc() == getEndLoc();
60   return EndIsInBounds;
61 }
62
63 StmtSequence::iterator StmtSequence::begin() const {
64   if (!holdsSequence()) {
65     return &S;
66   }
67   auto CS = cast<CompoundStmt>(S);
68   return CS->body_begin() + StartIndex;
69 }
70
71 StmtSequence::iterator StmtSequence::end() const {
72   if (!holdsSequence()) {
73     return reinterpret_cast<StmtSequence::iterator>(&S) + 1;
74   }
75   auto CS = cast<CompoundStmt>(S);
76   return CS->body_begin() + EndIndex;
77 }
78
79 SourceLocation StmtSequence::getStartLoc() const {
80   return front()->getLocStart();
81 }
82
83 SourceLocation StmtSequence::getEndLoc() const { return back()->getLocEnd(); }
84
85 SourceRange StmtSequence::getSourceRange() const {
86   return SourceRange(getStartLoc(), getEndLoc());
87 }
88
89 namespace {
90
91 /// \brief Analyzes the pattern of the referenced variables in a statement.
92 class VariablePattern {
93
94   /// \brief Describes an occurence of a variable reference in a statement.
95   struct VariableOccurence {
96     /// The index of the associated VarDecl in the Variables vector.
97     size_t KindID;
98     /// The statement in the code where the variable was referenced.
99     const Stmt *Mention;
100
101     VariableOccurence(size_t KindID, const Stmt *Mention)
102         : KindID(KindID), Mention(Mention) {}
103   };
104
105   /// All occurences of referenced variables in the order of appearance.
106   std::vector<VariableOccurence> Occurences;
107   /// List of referenced variables in the order of appearance.
108   /// Every item in this list is unique.
109   std::vector<const VarDecl *> Variables;
110
111   /// \brief Adds a new variable referenced to this pattern.
112   /// \param VarDecl The declaration of the variable that is referenced.
113   /// \param Mention The SourceRange where this variable is referenced.
114   void addVariableOccurence(const VarDecl *VarDecl, const Stmt *Mention) {
115     // First check if we already reference this variable
116     for (size_t KindIndex = 0; KindIndex < Variables.size(); ++KindIndex) {
117       if (Variables[KindIndex] == VarDecl) {
118         // If yes, add a new occurence that points to the existing entry in
119         // the Variables vector.
120         Occurences.emplace_back(KindIndex, Mention);
121         return;
122       }
123     }
124     // If this variable wasn't already referenced, add it to the list of
125     // referenced variables and add a occurence that points to this new entry.
126     Occurences.emplace_back(Variables.size(), Mention);
127     Variables.push_back(VarDecl);
128   }
129
130   /// \brief Adds each referenced variable from the given statement.
131   void addVariables(const Stmt *S) {
132     // Sometimes we get a nullptr (such as from IfStmts which often have nullptr
133     // children). We skip such statements as they don't reference any
134     // variables.
135     if (!S)
136       return;
137
138     // Check if S is a reference to a variable. If yes, add it to the pattern.
139     if (auto D = dyn_cast<DeclRefExpr>(S)) {
140       if (auto VD = dyn_cast<VarDecl>(D->getDecl()->getCanonicalDecl()))
141         addVariableOccurence(VD, D);
142     }
143
144     // Recursively check all children of the given statement.
145     for (const Stmt *Child : S->children()) {
146       addVariables(Child);
147     }
148   }
149
150 public:
151   /// \brief Creates an VariablePattern object with information about the given
152   ///        StmtSequence.
153   VariablePattern(const StmtSequence &Sequence) {
154     for (const Stmt *S : Sequence)
155       addVariables(S);
156   }
157
158   /// \brief Counts the differences between this pattern and the given one.
159   /// \param Other The given VariablePattern to compare with.
160   /// \param FirstMismatch Output parameter that will be filled with information
161   ///        about the first difference between the two patterns. This parameter
162   ///        can be a nullptr, in which case it will be ignored.
163   /// \return Returns the number of differences between the pattern this object
164   ///         is following and the given VariablePattern.
165   ///
166   /// For example, the following statements all have the same pattern and this
167   /// function would return zero:
168   ///
169   ///   if (a < b) return a; return b;
170   ///   if (x < y) return x; return y;
171   ///   if (u2 < u1) return u2; return u1;
172   ///
173   /// But the following statement has a different pattern (note the changed
174   /// variables in the return statements) and would have two differences when
175   /// compared with one of the statements above.
176   ///
177   ///   if (a < b) return b; return a;
178   ///
179   /// This function should only be called if the related statements of the given
180   /// pattern and the statements of this objects are clones of each other.
181   unsigned countPatternDifferences(
182       const VariablePattern &Other,
183       CloneDetector::SuspiciousClonePair *FirstMismatch = nullptr) {
184     unsigned NumberOfDifferences = 0;
185
186     assert(Other.Occurences.size() == Occurences.size());
187     for (unsigned i = 0; i < Occurences.size(); ++i) {
188       auto ThisOccurence = Occurences[i];
189       auto OtherOccurence = Other.Occurences[i];
190       if (ThisOccurence.KindID == OtherOccurence.KindID)
191         continue;
192
193       ++NumberOfDifferences;
194
195       // If FirstMismatch is not a nullptr, we need to store information about
196       // the first difference between the two patterns.
197       if (FirstMismatch == nullptr)
198         continue;
199
200       // Only proceed if we just found the first difference as we only store
201       // information about the first difference.
202       if (NumberOfDifferences != 1)
203         continue;
204
205       const VarDecl *FirstSuggestion = nullptr;
206       // If there is a variable available in the list of referenced variables
207       // which wouldn't break the pattern if it is used in place of the
208       // current variable, we provide this variable as the suggested fix.
209       if (OtherOccurence.KindID < Variables.size())
210         FirstSuggestion = Variables[OtherOccurence.KindID];
211
212       // Store information about the first clone.
213       FirstMismatch->FirstCloneInfo =
214           CloneDetector::SuspiciousClonePair::SuspiciousCloneInfo(
215               Variables[ThisOccurence.KindID], ThisOccurence.Mention,
216               FirstSuggestion);
217
218       // Same as above but with the other clone. We do this for both clones as
219       // we don't know which clone is the one containing the unintended
220       // pattern error.
221       const VarDecl *SecondSuggestion = nullptr;
222       if (ThisOccurence.KindID < Other.Variables.size())
223         SecondSuggestion = Other.Variables[ThisOccurence.KindID];
224
225       // Store information about the second clone.
226       FirstMismatch->SecondCloneInfo =
227           CloneDetector::SuspiciousClonePair::SuspiciousCloneInfo(
228               Other.Variables[OtherOccurence.KindID], OtherOccurence.Mention,
229               SecondSuggestion);
230
231       // SuspiciousClonePair guarantees that the first clone always has a
232       // suggested variable associated with it. As we know that one of the two
233       // clones in the pair always has suggestion, we swap the two clones
234       // in case the first clone has no suggested variable which means that
235       // the second clone has a suggested variable and should be first.
236       if (!FirstMismatch->FirstCloneInfo.Suggestion)
237         std::swap(FirstMismatch->FirstCloneInfo,
238                   FirstMismatch->SecondCloneInfo);
239
240       // This ensures that we always have at least one suggestion in a pair.
241       assert(FirstMismatch->FirstCloneInfo.Suggestion);
242     }
243
244     return NumberOfDifferences;
245   }
246 };
247 }
248
249 /// \brief Prints the macro name that contains the given SourceLocation into
250 ///        the given raw_string_ostream.
251 static void printMacroName(llvm::raw_string_ostream &MacroStack,
252                            ASTContext &Context, SourceLocation Loc) {
253   MacroStack << Lexer::getImmediateMacroName(Loc, Context.getSourceManager(),
254                                              Context.getLangOpts());
255
256   // Add an empty space at the end as a padding to prevent
257   // that macro names concatenate to the names of other macros.
258   MacroStack << " ";
259 }
260
261 /// \brief Returns a string that represents all macro expansions that
262 ///        expanded into the given SourceLocation.
263 ///
264 /// If 'getMacroStack(A) == getMacroStack(B)' is true, then the SourceLocations
265 /// A and B are expanded from the same macros in the same order.
266 static std::string getMacroStack(SourceLocation Loc, ASTContext &Context) {
267   std::string MacroStack;
268   llvm::raw_string_ostream MacroStackStream(MacroStack);
269   SourceManager &SM = Context.getSourceManager();
270
271   // Iterate over all macros that expanded into the given SourceLocation.
272   while (Loc.isMacroID()) {
273     // Add the macro name to the stream.
274     printMacroName(MacroStackStream, Context, Loc);
275     Loc = SM.getImmediateMacroCallerLoc(Loc);
276   }
277   MacroStackStream.flush();
278   return MacroStack;
279 }
280
281 namespace {
282 /// \brief Collects the data of a single Stmt.
283 ///
284 /// This class defines what a code clone is: If it collects for two statements
285 /// the same data, then those two statements are considered to be clones of each
286 /// other.
287 ///
288 /// All collected data is forwarded to the given data consumer of the type T.
289 /// The data consumer class needs to provide a member method with the signature:
290 ///   update(StringRef Str)
291 template <typename T>
292 class StmtDataCollector : public ConstStmtVisitor<StmtDataCollector<T>> {
293
294   ASTContext &Context;
295   /// \brief The data sink to which all data is forwarded.
296   T &DataConsumer;
297
298 public:
299   /// \brief Collects data of the given Stmt.
300   /// \param S The given statement.
301   /// \param Context The ASTContext of S.
302   /// \param DataConsumer The data sink to which all data is forwarded.
303   StmtDataCollector(const Stmt *S, ASTContext &Context, T &DataConsumer)
304       : Context(Context), DataConsumer(DataConsumer) {
305     this->Visit(S);
306   }
307
308   // Below are utility methods for appending different data to the vector.
309
310   void addData(CloneDetector::DataPiece Integer) {
311     DataConsumer.update(
312         StringRef(reinterpret_cast<char *>(&Integer), sizeof(Integer)));
313   }
314
315   void addData(llvm::StringRef Str) { DataConsumer.update(Str); }
316
317   void addData(const QualType &QT) { addData(QT.getAsString()); }
318
319 // The functions below collect the class specific data of each Stmt subclass.
320
321 // Utility macro for defining a visit method for a given class. This method
322 // calls back to the ConstStmtVisitor to visit all parent classes.
323 #define DEF_ADD_DATA(CLASS, CODE)                                              \
324   void Visit##CLASS(const CLASS *S) {                                          \
325     CODE;                                                                      \
326     ConstStmtVisitor<StmtDataCollector>::Visit##CLASS(S);                      \
327   }
328
329   DEF_ADD_DATA(Stmt, {
330     addData(S->getStmtClass());
331     // This ensures that macro generated code isn't identical to macro-generated
332     // code.
333     addData(getMacroStack(S->getLocStart(), Context));
334     addData(getMacroStack(S->getLocEnd(), Context));
335   })
336   DEF_ADD_DATA(Expr, { addData(S->getType()); })
337
338   //--- Builtin functionality ----------------------------------------------//
339   DEF_ADD_DATA(ArrayTypeTraitExpr, { addData(S->getTrait()); })
340   DEF_ADD_DATA(ExpressionTraitExpr, { addData(S->getTrait()); })
341   DEF_ADD_DATA(PredefinedExpr, { addData(S->getIdentType()); })
342   DEF_ADD_DATA(TypeTraitExpr, {
343     addData(S->getTrait());
344     for (unsigned i = 0; i < S->getNumArgs(); ++i)
345       addData(S->getArg(i)->getType());
346   })
347
348   //--- Calls --------------------------------------------------------------//
349   DEF_ADD_DATA(CallExpr, {
350     // Function pointers don't have a callee and we just skip hashing it.
351     if (const FunctionDecl *D = S->getDirectCallee()) {
352       // If the function is a template specialization, we also need to handle
353       // the template arguments as they are not included in the qualified name.
354       if (auto Args = D->getTemplateSpecializationArgs()) {
355         std::string ArgString;
356
357         // Print all template arguments into ArgString
358         llvm::raw_string_ostream OS(ArgString);
359         for (unsigned i = 0; i < Args->size(); ++i) {
360           Args->get(i).print(Context.getLangOpts(), OS);
361           // Add a padding character so that 'foo<X, XX>()' != 'foo<XX, X>()'.
362           OS << '\n';
363         }
364         OS.flush();
365
366         addData(ArgString);
367       }
368       addData(D->getQualifiedNameAsString());
369     }
370   })
371
372   //--- Exceptions ---------------------------------------------------------//
373   DEF_ADD_DATA(CXXCatchStmt, { addData(S->getCaughtType()); })
374
375   //--- C++ OOP Stmts ------------------------------------------------------//
376   DEF_ADD_DATA(CXXDeleteExpr, {
377     addData(S->isArrayFormAsWritten());
378     addData(S->isGlobalDelete());
379   })
380
381   //--- Casts --------------------------------------------------------------//
382   DEF_ADD_DATA(ObjCBridgedCastExpr, { addData(S->getBridgeKind()); })
383
384   //--- Miscellaneous Exprs ------------------------------------------------//
385   DEF_ADD_DATA(BinaryOperator, { addData(S->getOpcode()); })
386   DEF_ADD_DATA(UnaryOperator, { addData(S->getOpcode()); })
387
388   //--- Control flow -------------------------------------------------------//
389   DEF_ADD_DATA(GotoStmt, { addData(S->getLabel()->getName()); })
390   DEF_ADD_DATA(IndirectGotoStmt, {
391     if (S->getConstantTarget())
392       addData(S->getConstantTarget()->getName());
393   })
394   DEF_ADD_DATA(LabelStmt, { addData(S->getDecl()->getName()); })
395   DEF_ADD_DATA(MSDependentExistsStmt, { addData(S->isIfExists()); })
396   DEF_ADD_DATA(AddrLabelExpr, { addData(S->getLabel()->getName()); })
397
398   //--- Objective-C --------------------------------------------------------//
399   DEF_ADD_DATA(ObjCIndirectCopyRestoreExpr, { addData(S->shouldCopy()); })
400   DEF_ADD_DATA(ObjCPropertyRefExpr, {
401     addData(S->isSuperReceiver());
402     addData(S->isImplicitProperty());
403   })
404   DEF_ADD_DATA(ObjCAtCatchStmt, { addData(S->hasEllipsis()); })
405
406   //--- Miscellaneous Stmts ------------------------------------------------//
407   DEF_ADD_DATA(CXXFoldExpr, {
408     addData(S->isRightFold());
409     addData(S->getOperator());
410   })
411   DEF_ADD_DATA(GenericSelectionExpr, {
412     for (unsigned i = 0; i < S->getNumAssocs(); ++i) {
413       addData(S->getAssocType(i));
414     }
415   })
416   DEF_ADD_DATA(LambdaExpr, {
417     for (const LambdaCapture &C : S->captures()) {
418       addData(C.isPackExpansion());
419       addData(C.getCaptureKind());
420       if (C.capturesVariable())
421         addData(C.getCapturedVar()->getType());
422     }
423     addData(S->isGenericLambda());
424     addData(S->isMutable());
425   })
426   DEF_ADD_DATA(DeclStmt, {
427     auto numDecls = std::distance(S->decl_begin(), S->decl_end());
428     addData(static_cast<CloneDetector::DataPiece>(numDecls));
429     for (const Decl *D : S->decls()) {
430       if (const VarDecl *VD = dyn_cast<VarDecl>(D)) {
431         addData(VD->getType());
432       }
433     }
434   })
435   DEF_ADD_DATA(AsmStmt, {
436     addData(S->isSimple());
437     addData(S->isVolatile());
438     addData(S->generateAsmString(Context));
439     for (unsigned i = 0; i < S->getNumInputs(); ++i) {
440       addData(S->getInputConstraint(i));
441     }
442     for (unsigned i = 0; i < S->getNumOutputs(); ++i) {
443       addData(S->getOutputConstraint(i));
444     }
445     for (unsigned i = 0; i < S->getNumClobbers(); ++i) {
446       addData(S->getClobber(i));
447     }
448   })
449   DEF_ADD_DATA(AttributedStmt, {
450     for (const Attr *A : S->getAttrs()) {
451       addData(std::string(A->getSpelling()));
452     }
453   })
454 };
455 } // end anonymous namespace
456
457 namespace {
458 /// Generates CloneSignatures for a set of statements and stores the results in
459 /// a CloneDetector object.
460 class CloneSignatureGenerator {
461
462   CloneDetector &CD;
463   ASTContext &Context;
464
465   /// \brief Generates CloneSignatures for all statements in the given statement
466   /// tree and stores them in the CloneDetector.
467   ///
468   /// \param S The root of the given statement tree.
469   /// \param ParentMacroStack A string representing the macros that generated
470   ///                         the parent statement or an empty string if no
471   ///                         macros generated the parent statement.
472   ///                         See getMacroStack() for generating such a string.
473   /// \return The CloneSignature of the root statement.
474   CloneDetector::CloneSignature
475   generateSignatures(const Stmt *S, const std::string &ParentMacroStack) {
476     // Create an empty signature that will be filled in this method.
477     CloneDetector::CloneSignature Signature;
478
479     llvm::MD5 Hash;
480
481     // Collect all relevant data from S and hash it.
482     StmtDataCollector<llvm::MD5>(S, Context, Hash);
483
484     // Look up what macros expanded into the current statement.
485     std::string StartMacroStack = getMacroStack(S->getLocStart(), Context);
486     std::string EndMacroStack = getMacroStack(S->getLocEnd(), Context);
487
488     // First, check if ParentMacroStack is not empty which means we are currently
489     // dealing with a parent statement which was expanded from a macro.
490     // If this parent statement was expanded from the same macros as this
491     // statement, we reduce the initial complexity of this statement to zero.
492     // This causes that a group of statements that were generated by a single
493     // macro expansion will only increase the total complexity by one.
494     // Note: This is not the final complexity of this statement as we still
495     // add the complexity of the child statements to the complexity value.
496     if (!ParentMacroStack.empty() && (StartMacroStack == ParentMacroStack &&
497                                       EndMacroStack == ParentMacroStack)) {
498       Signature.Complexity = 0;
499     }
500
501     // Storage for the signatures of the direct child statements. This is only
502     // needed if the current statement is a CompoundStmt.
503     std::vector<CloneDetector::CloneSignature> ChildSignatures;
504     const CompoundStmt *CS = dyn_cast<const CompoundStmt>(S);
505
506     // The signature of a statement includes the signatures of its children.
507     // Therefore we create the signatures for every child and add them to the
508     // current signature.
509     for (const Stmt *Child : S->children()) {
510       // Some statements like 'if' can have nullptr children that we will skip.
511       if (!Child)
512         continue;
513
514       // Recursive call to create the signature of the child statement. This
515       // will also create and store all clone groups in this child statement.
516       // We pass only the StartMacroStack along to keep things simple.
517       auto ChildSignature = generateSignatures(Child, StartMacroStack);
518
519       // Add the collected data to the signature of the current statement.
520       Signature.Complexity += ChildSignature.Complexity;
521       Hash.update(StringRef(reinterpret_cast<char *>(&ChildSignature.Hash),
522                             sizeof(ChildSignature.Hash)));
523
524       // If the current statement is a CompoundStatement, we need to store the
525       // signature for the generation of the sub-sequences.
526       if (CS)
527         ChildSignatures.push_back(ChildSignature);
528     }
529
530     // If the current statement is a CompoundStmt, we also need to create the
531     // clone groups from the sub-sequences inside the children.
532     if (CS)
533       handleSubSequences(CS, ChildSignatures);
534
535     // Create the final hash code for the current signature.
536     llvm::MD5::MD5Result HashResult;
537     Hash.final(HashResult);
538
539     // Copy as much of the generated hash code to the signature's hash code.
540     std::memcpy(&Signature.Hash, &HashResult,
541                 std::min(sizeof(Signature.Hash), sizeof(HashResult)));
542
543     // Save the signature for the current statement in the CloneDetector object.
544     CD.add(StmtSequence(S, Context), Signature);
545
546     return Signature;
547   }
548
549   /// \brief Adds all possible sub-sequences in the child array of the given
550   ///        CompoundStmt to the CloneDetector.
551   /// \param CS The given CompoundStmt.
552   /// \param ChildSignatures A list of calculated signatures for each child in
553   ///                        the given CompoundStmt.
554   void handleSubSequences(
555       const CompoundStmt *CS,
556       const std::vector<CloneDetector::CloneSignature> &ChildSignatures) {
557
558     // FIXME: This function has quadratic runtime right now. Check if skipping
559     // this function for too long CompoundStmts is an option.
560
561     // The length of the sub-sequence. We don't need to handle sequences with
562     // the length 1 as they are already handled in CollectData().
563     for (unsigned Length = 2; Length <= CS->size(); ++Length) {
564       // The start index in the body of the CompoundStmt. We increase the
565       // position until the end of the sub-sequence reaches the end of the
566       // CompoundStmt body.
567       for (unsigned Pos = 0; Pos <= CS->size() - Length; ++Pos) {
568         // Create an empty signature and add the signatures of all selected
569         // child statements to it.
570         CloneDetector::CloneSignature SubSignature;
571         llvm::MD5 SubHash;
572
573         for (unsigned i = Pos; i < Pos + Length; ++i) {
574           SubSignature.Complexity += ChildSignatures[i].Complexity;
575           size_t ChildHash = ChildSignatures[i].Hash;
576
577           SubHash.update(StringRef(reinterpret_cast<char *>(&ChildHash),
578                                 sizeof(ChildHash)));
579         }
580
581         // Create the final hash code for the current signature.
582         llvm::MD5::MD5Result HashResult;
583         SubHash.final(HashResult);
584
585         // Copy as much of the generated hash code to the signature's hash code.
586         std::memcpy(&SubSignature.Hash, &HashResult,
587                     std::min(sizeof(SubSignature.Hash), sizeof(HashResult)));
588
589         // Save the signature together with the information about what children
590         // sequence we selected.
591         CD.add(StmtSequence(CS, Context, Pos, Pos + Length), SubSignature);
592       }
593     }
594   }
595
596 public:
597   explicit CloneSignatureGenerator(CloneDetector &CD, ASTContext &Context)
598       : CD(CD), Context(Context) {}
599
600   /// \brief Generates signatures for all statements in the given function body.
601   void consumeCodeBody(const Stmt *S) { generateSignatures(S, ""); }
602 };
603 } // end anonymous namespace
604
605 void CloneDetector::analyzeCodeBody(const Decl *D) {
606   assert(D);
607   assert(D->hasBody());
608   CloneSignatureGenerator Generator(*this, D->getASTContext());
609   Generator.consumeCodeBody(D->getBody());
610 }
611
612 void CloneDetector::add(const StmtSequence &S,
613                         const CloneSignature &Signature) {
614   Sequences.push_back(std::make_pair(Signature, S));
615 }
616
617 namespace {
618 /// \brief Returns true if and only if \p Stmt contains at least one other
619 /// sequence in the \p Group.
620 bool containsAnyInGroup(StmtSequence &Stmt, CloneDetector::CloneGroup &Group) {
621   for (StmtSequence &GroupStmt : Group.Sequences) {
622     if (Stmt.contains(GroupStmt))
623       return true;
624   }
625   return false;
626 }
627
628 /// \brief Returns true if and only if all sequences in \p OtherGroup are
629 /// contained by a sequence in \p Group.
630 bool containsGroup(CloneDetector::CloneGroup &Group,
631                    CloneDetector::CloneGroup &OtherGroup) {
632   // We have less sequences in the current group than we have in the other,
633   // so we will never fulfill the requirement for returning true. This is only
634   // possible because we know that a sequence in Group can contain at most
635   // one sequence in OtherGroup.
636   if (Group.Sequences.size() < OtherGroup.Sequences.size())
637     return false;
638
639   for (StmtSequence &Stmt : Group.Sequences) {
640     if (!containsAnyInGroup(Stmt, OtherGroup))
641       return false;
642   }
643   return true;
644 }
645 } // end anonymous namespace
646
647 namespace {
648 /// \brief Wrapper around FoldingSetNodeID that it can be used as the template
649 ///        argument of the StmtDataCollector.
650 class FoldingSetNodeIDWrapper {
651
652   llvm::FoldingSetNodeID &FS;
653
654 public:
655   FoldingSetNodeIDWrapper(llvm::FoldingSetNodeID &FS) : FS(FS) {}
656
657   void update(StringRef Str) { FS.AddString(Str); }
658 };
659 } // end anonymous namespace
660
661 /// \brief Writes the relevant data from all statements and child statements
662 ///        in the given StmtSequence into the given FoldingSetNodeID.
663 static void CollectStmtSequenceData(const StmtSequence &Sequence,
664                                     FoldingSetNodeIDWrapper &OutputData) {
665   for (const Stmt *S : Sequence) {
666     StmtDataCollector<FoldingSetNodeIDWrapper>(S, Sequence.getASTContext(),
667                                                OutputData);
668
669     for (const Stmt *Child : S->children()) {
670       if (!Child)
671         continue;
672
673       CollectStmtSequenceData(StmtSequence(Child, Sequence.getASTContext()),
674                               OutputData);
675     }
676   }
677 }
678
679 /// \brief Returns true if both sequences are clones of each other.
680 static bool areSequencesClones(const StmtSequence &LHS,
681                                const StmtSequence &RHS) {
682   // We collect the data from all statements in the sequence as we did before
683   // when generating a hash value for each sequence. But this time we don't
684   // hash the collected data and compare the whole data set instead. This
685   // prevents any false-positives due to hash code collisions.
686   llvm::FoldingSetNodeID DataLHS, DataRHS;
687   FoldingSetNodeIDWrapper LHSWrapper(DataLHS);
688   FoldingSetNodeIDWrapper RHSWrapper(DataRHS);
689
690   CollectStmtSequenceData(LHS, LHSWrapper);
691   CollectStmtSequenceData(RHS, RHSWrapper);
692
693   return DataLHS == DataRHS;
694 }
695
696 /// \brief Finds all actual clone groups in a single group of presumed clones.
697 /// \param Result Output parameter to which all found groups are added.
698 /// \param Group A group of presumed clones. The clones are allowed to have a
699 ///              different variable pattern and may not be actual clones of each
700 ///              other.
701 /// \param CheckVariablePattern If true, every clone in a group that was added
702 ///              to the output follows the same variable pattern as the other
703 ///              clones in its group.
704 static void createCloneGroups(std::vector<CloneDetector::CloneGroup> &Result,
705                               const CloneDetector::CloneGroup &Group,
706                               bool CheckVariablePattern) {
707   // We remove the Sequences one by one, so a list is more appropriate.
708   std::list<StmtSequence> UnassignedSequences(Group.Sequences.begin(),
709                                               Group.Sequences.end());
710
711   // Search for clones as long as there could be clones in UnassignedSequences.
712   while (UnassignedSequences.size() > 1) {
713
714     // Pick the first Sequence as a protoype for a new clone group.
715     StmtSequence Prototype = UnassignedSequences.front();
716     UnassignedSequences.pop_front();
717
718     CloneDetector::CloneGroup FilteredGroup(Prototype, Group.Signature);
719
720     // Analyze the variable pattern of the prototype. Every other StmtSequence
721     // needs to have the same pattern to get into the new clone group.
722     VariablePattern PrototypeFeatures(Prototype);
723
724     // Search all remaining StmtSequences for an identical variable pattern
725     // and assign them to our new clone group.
726     auto I = UnassignedSequences.begin(), E = UnassignedSequences.end();
727     while (I != E) {
728       // If the sequence doesn't fit to the prototype, we have encountered
729       // an unintended hash code collision and we skip it.
730       if (!areSequencesClones(Prototype, *I)) {
731         ++I;
732         continue;
733       }
734
735       // If we weren't asked to check for a matching variable pattern in clone
736       // groups we can add the sequence now to the new clone group.
737       // If we were asked to check for matching variable pattern, we first have
738       // to check that there are no differences between the two patterns and
739       // only proceed if they match.
740       if (!CheckVariablePattern ||
741           VariablePattern(*I).countPatternDifferences(PrototypeFeatures) == 0) {
742         FilteredGroup.Sequences.push_back(*I);
743         I = UnassignedSequences.erase(I);
744         continue;
745       }
746
747       // We didn't found a matching variable pattern, so we continue with the
748       // next sequence.
749       ++I;
750     }
751
752     // Add a valid clone group to the list of found clone groups.
753     if (!FilteredGroup.isValid())
754       continue;
755
756     Result.push_back(FilteredGroup);
757   }
758 }
759
760 void CloneDetector::findClones(std::vector<CloneGroup> &Result,
761                                unsigned MinGroupComplexity,
762                                bool CheckPatterns) {
763   // A shortcut (and necessary for the for-loop later in this function).
764   if (Sequences.empty())
765     return;
766
767   // We need to search for groups of StmtSequences with the same hash code to
768   // create our initial clone groups. By sorting all known StmtSequences by
769   // their hash value we make sure that StmtSequences with the same hash code
770   // are grouped together in the Sequences vector.
771   // Note: We stable sort here because the StmtSequences are added in the order
772   // in which they appear in the source file. We want to preserve that order
773   // because we also want to report them in that order in the CloneChecker.
774   std::stable_sort(Sequences.begin(), Sequences.end(),
775                    [](std::pair<CloneSignature, StmtSequence> LHS,
776                       std::pair<CloneSignature, StmtSequence> RHS) {
777                      return LHS.first.Hash < RHS.first.Hash;
778                    });
779
780   std::vector<CloneGroup> CloneGroups;
781
782   // Check for each CloneSignature if its successor has the same hash value.
783   // We don't check the last CloneSignature as it has no successor.
784   // Note: The 'size - 1' in the condition is safe because we check for an empty
785   // Sequences vector at the beginning of this function.
786   for (unsigned i = 0; i < Sequences.size() - 1; ++i) {
787     const auto Current = Sequences[i];
788     const auto Next = Sequences[i + 1];
789
790     if (Current.first.Hash != Next.first.Hash)
791       continue;
792
793     // It's likely that we just found an sequence of CloneSignatures that
794     // represent a CloneGroup, so we create a new group and start checking and
795     // adding the CloneSignatures in this sequence.
796     CloneGroup Group;
797     Group.Signature = Current.first;
798
799     for (; i < Sequences.size(); ++i) {
800       const auto &Signature = Sequences[i];
801
802       // A different hash value means we have reached the end of the sequence.
803       if (Current.first.Hash != Signature.first.Hash) {
804         // The current Signature could be the start of a new CloneGroup. So we
805         // decrement i so that we visit it again in the outer loop.
806         // Note: i can never be 0 at this point because we are just comparing
807         // the hash of the Current CloneSignature with itself in the 'if' above.
808         assert(i != 0);
809         --i;
810         break;
811       }
812
813       // Skip CloneSignatures that won't pass the complexity requirement.
814       if (Signature.first.Complexity < MinGroupComplexity)
815         continue;
816
817       Group.Sequences.push_back(Signature.second);
818     }
819
820     // There is a chance that we haven't found more than two fitting
821     // CloneSignature because not enough CloneSignatures passed the complexity
822     // requirement. As a CloneGroup with less than two members makes no sense,
823     // we ignore this CloneGroup and won't add it to the result.
824     if (!Group.isValid())
825       continue;
826
827     CloneGroups.push_back(Group);
828   }
829
830   // Add every valid clone group that fulfills the complexity requirement.
831   for (const CloneGroup &Group : CloneGroups) {
832     createCloneGroups(Result, Group, CheckPatterns);
833   }
834
835   std::vector<unsigned> IndexesToRemove;
836
837   // Compare every group in the result with the rest. If one groups contains
838   // another group, we only need to return the bigger group.
839   // Note: This doesn't scale well, so if possible avoid calling any heavy
840   // function from this loop to minimize the performance impact.
841   for (unsigned i = 0; i < Result.size(); ++i) {
842     for (unsigned j = 0; j < Result.size(); ++j) {
843       // Don't compare a group with itself.
844       if (i == j)
845         continue;
846
847       if (containsGroup(Result[j], Result[i])) {
848         IndexesToRemove.push_back(i);
849         break;
850       }
851     }
852   }
853
854   // Erasing a list of indexes from the vector should be done with decreasing
855   // indexes. As IndexesToRemove is constructed with increasing values, we just
856   // reverse iterate over it to get the desired order.
857   for (auto I = IndexesToRemove.rbegin(); I != IndexesToRemove.rend(); ++I) {
858     Result.erase(Result.begin() + *I);
859   }
860 }
861
862 void CloneDetector::findSuspiciousClones(
863     std::vector<CloneDetector::SuspiciousClonePair> &Result,
864     unsigned MinGroupComplexity) {
865   std::vector<CloneGroup> Clones;
866   // Reuse the normal search for clones but specify that the clone groups don't
867   // need to have a common referenced variable pattern so that we can manually
868   // search for the kind of pattern errors this function is supposed to find.
869   findClones(Clones, MinGroupComplexity, false);
870
871   for (const CloneGroup &Group : Clones) {
872     for (unsigned i = 0; i < Group.Sequences.size(); ++i) {
873       VariablePattern PatternA(Group.Sequences[i]);
874
875       for (unsigned j = i + 1; j < Group.Sequences.size(); ++j) {
876         VariablePattern PatternB(Group.Sequences[j]);
877
878         CloneDetector::SuspiciousClonePair ClonePair;
879         // For now, we only report clones which break the variable pattern just
880         // once because multiple differences in a pattern are an indicator that
881         // those differences are maybe intended (e.g. because it's actually
882         // a different algorithm).
883         // TODO: In very big clones even multiple variables can be unintended,
884         // so replacing this number with a percentage could better handle such
885         // cases. On the other hand it could increase the false-positive rate
886         // for all clones if the percentage is too high.
887         if (PatternA.countPatternDifferences(PatternB, &ClonePair) == 1) {
888           Result.push_back(ClonePair);
889           break;
890         }
891       }
892     }
893   }
894 }