lib/CodeGen/MachineVerifier.cpp

   1 //===-- MachineVerifier.cpp - Machine Code Verifier -----------------------===//
   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 // Pass to verify generated machine code. The following is checked:
  11 //
  12 // Operand counts: All explicit operands must be present.
  13 //
  14 // Register classes: All physical and virtual register operands must be
  15 // compatible with the register class required by the instruction descriptor.
  16 //
  17 // Register live intervals: Registers must be defined only once, and must be
  18 // defined before use.
  19 //
  20 // The machine code verifier is enabled from LLVMTargetMachine.cpp with the
  21 // command-line option -verify-machineinstrs, or by defining the environment
  22 // variable LLVM_VERIFY_MACHINEINSTRS to the name of a file that will receive
  23 // the verifier errors.
  24 //===----------------------------------------------------------------------===//
  25
  26 #include "llvm/Function.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
  29 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  30 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  31 #include "llvm/CodeGen/MachineMemOperand.h"
  32 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  33 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  34 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  35 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  36 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  37 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
  38 #include "llvm/ADT/SetOperations.h"
  39 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  40 #include "llvm/Support/Debug.h"
  41 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  42 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  43 using namespace llvm;
  44
  45 namespace {
  46   struct MachineVerifier {
  47
  48     MachineVerifier(Pass *pass) :
  49       PASS(pass),
  50       OutFileName(getenv("LLVM_VERIFY_MACHINEINSTRS"))
  51       {}
  52
  53     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  54
  55     Pass *const PASS;
  56     const char *const OutFileName;
  57     raw_ostream *OS;
  58     const MachineFunction *MF;
  59     const TargetMachine *TM;
  60     const TargetRegisterInfo *TRI;
  61     const MachineRegisterInfo *MRI;
  62
  63     unsigned foundErrors;
  64
  65     typedef SmallVector<unsigned, 16> RegVector;
  66     typedef DenseSet<unsigned> RegSet;
  67     typedef DenseMap<unsigned, const MachineInstr*> RegMap;
  68
  69     BitVector regsReserved;
  70     RegSet regsLive;
  71     RegVector regsDefined, regsDead, regsKilled;
  72     RegSet regsLiveInButUnused;
  73
  74     // Add Reg and any sub-registers to RV
  75     void addRegWithSubRegs(RegVector &RV, unsigned Reg) {
  76       RV.push_back(Reg);
  77       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
  78         for (const unsigned *R = TRI->getSubRegisters(Reg); *R; R++)
  79           RV.push_back(*R);
  80     }
  81
  82     struct BBInfo {
  83       // Is this MBB reachable from the MF entry point?
  84       bool reachable;
  85
  86       // Vregs that must be live in because they are used without being
  87       // defined. Map value is the user.
  88       RegMap vregsLiveIn;
  89
  90       // Regs killed in MBB. They may be defined again, and will then be in both
  91       // regsKilled and regsLiveOut.
  92       RegSet regsKilled;
  93
  94       // Regs defined in MBB and live out. Note that vregs passing through may
  95       // be live out without being mentioned here.
  96       RegSet regsLiveOut;
  97
  98       // Vregs that pass through MBB untouched. This set is disjoint from
  99       // regsKilled and regsLiveOut.
 100       RegSet vregsPassed;
 101
 102       // Vregs that must pass through MBB because they are needed by a successor
 103       // block. This set is disjoint from regsLiveOut.
 104       RegSet vregsRequired;
 105
 106       BBInfo() : reachable(false) {}
 107
 108       // Add register to vregsPassed if it belongs there. Return true if
 109       // anything changed.
 110       bool addPassed(unsigned Reg) {
 111         if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
 112           return false;
 113         if (regsKilled.count(Reg) || regsLiveOut.count(Reg))
 114           return false;
 115         return vregsPassed.insert(Reg).second;
 116       }
 117
 118       // Same for a full set.
 119       bool addPassed(const RegSet &RS) {
 120         bool changed = false;
 121         for (RegSet::const_iterator I = RS.begin(), E = RS.end(); I != E; ++I)
 122           if (addPassed(*I))
 123             changed = true;
 124         return changed;
 125       }
 126
 127       // Add register to vregsRequired if it belongs there. Return true if
 128       // anything changed.
 129       bool addRequired(unsigned Reg) {
 130         if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
 131           return false;
 132         if (regsLiveOut.count(Reg))
 133           return false;
 134         return vregsRequired.insert(Reg).second;
 135       }
 136
 137       // Same for a full set.
 138       bool addRequired(const RegSet &RS) {
 139         bool changed = false;
 140         for (RegSet::const_iterator I = RS.begin(), E = RS.end(); I != E; ++I)
 141           if (addRequired(*I))
 142             changed = true;
 143         return changed;
 144       }
 145
 146       // Same for a full map.
 147       bool addRequired(const RegMap &RM) {
 148         bool changed = false;
 149         for (RegMap::const_iterator I = RM.begin(), E = RM.end(); I != E; ++I)
 150           if (addRequired(I->first))
 151             changed = true;
 152         return changed;
 153       }
 154
 155       // Live-out registers are either in regsLiveOut or vregsPassed.
 156       bool isLiveOut(unsigned Reg) const {
 157         return regsLiveOut.count(Reg) || vregsPassed.count(Reg);
 158       }
 159     };
 160
 161     // Extra register info per MBB.
 162     DenseMap<const MachineBasicBlock*, BBInfo> MBBInfoMap;
 163
 164     bool isReserved(unsigned Reg) {
 165       return Reg < regsReserved.size() && regsReserved.test(Reg);
 166     }
 167
 168     // Analysis information if available
 169     LiveVariables *LiveVars;
 170     const LiveIntervals *LiveInts;
 171     SlotIndexes *Indexes;
 172
 173     void visitMachineFunctionBefore();
 174     void visitMachineBasicBlockBefore(const MachineBasicBlock *MBB);
 175     void visitMachineInstrBefore(const MachineInstr *MI);
 176     void visitMachineOperand(const MachineOperand *MO, unsigned MONum);
 177     void visitMachineInstrAfter(const MachineInstr *MI);
 178     void visitMachineBasicBlockAfter(const MachineBasicBlock *MBB);
 179     void visitMachineFunctionAfter();
 180
 181     void report(const char *msg, const MachineFunction *MF);
 182     void report(const char *msg, const MachineBasicBlock *MBB);
 183     void report(const char *msg, const MachineInstr *MI);
 184     void report(const char *msg, const MachineOperand *MO, unsigned MONum);
 185
 186     void markReachable(const MachineBasicBlock *MBB);
 187     void calcRegsPassed();
 188     void checkPHIOps(const MachineBasicBlock *MBB);
 189
 190     void calcRegsRequired();
 191     void verifyLiveVariables();
 192     void verifyLiveIntervals();
 193   };
 194
 195   struct MachineVerifierPass : public MachineFunctionPass {
 196     static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
 197
 198     MachineVerifierPass()
 199       : MachineFunctionPass(ID) {
 200         initializeMachineVerifierPassPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 201       }
 202
 203     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 204       AU.setPreservesAll();
 205       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 206     }
 207
 208     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 209       MF.verify(this);
 210       return false;
 211     }
 212   };
 213
 214 }
 215
 216 char MachineVerifierPass::ID = 0;
 217 INITIALIZE_PASS(MachineVerifierPass, "machineverifier",
 218                 "Verify generated machine code", false, false)
 219
 220 FunctionPass *llvm::createMachineVerifierPass() {
 221   return new MachineVerifierPass();
 222 }
 223
 224 void MachineFunction::verify(Pass *p) const {
 225   MachineVerifier(p).runOnMachineFunction(const_cast<MachineFunction&>(*this));
 226 }
 227
 228 bool MachineVerifier::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 229   raw_ostream *OutFile = 0;
 230   if (OutFileName) {
 231     std::string ErrorInfo;
 232     OutFile = new raw_fd_ostream(OutFileName, ErrorInfo,
 233                                  raw_fd_ostream::F_Append);
 234     if (!ErrorInfo.empty()) {
 235       errs() << "Error opening '" << OutFileName << "': " << ErrorInfo << '\n';
 236       exit(1);
 237     }
 238
 239     OS = OutFile;
 240   } else {
 241     OS = &errs();
 242   }
 243
 244   foundErrors = 0;
 245
 246   this->MF = &MF;
 247   TM = &MF.getTarget();
 248   TRI = TM->getRegisterInfo();
 249   MRI = &MF.getRegInfo();
 250
 251   LiveVars = NULL;
 252   LiveInts = NULL;
 253   Indexes = NULL;
 254   if (PASS) {
 255     LiveInts = PASS->getAnalysisIfAvailable<LiveIntervals>();
 256     // We don't want to verify LiveVariables if LiveIntervals is available.
 257     if (!LiveInts)
 258       LiveVars = PASS->getAnalysisIfAvailable<LiveVariables>();
 259     Indexes = PASS->getAnalysisIfAvailable<SlotIndexes>();
 260   }
 261
 262   visitMachineFunctionBefore();
 263   for (MachineFunction::const_iterator MFI = MF.begin(), MFE = MF.end();
 264        MFI!=MFE; ++MFI) {
 265     visitMachineBasicBlockBefore(MFI);
 266     for (MachineBasicBlock::const_iterator MBBI = MFI->begin(),
 267            MBBE = MFI->end(); MBBI != MBBE; ++MBBI) {
 268       visitMachineInstrBefore(MBBI);
 269       for (unsigned I = 0, E = MBBI->getNumOperands(); I != E; ++I)
 270         visitMachineOperand(&MBBI->getOperand(I), I);
 271       visitMachineInstrAfter(MBBI);
 272     }
 273     visitMachineBasicBlockAfter(MFI);
 274   }
 275   visitMachineFunctionAfter();
 276
 277   if (OutFile)
 278     delete OutFile;
 279   else if (foundErrors)
 280     report_fatal_error("Found "+Twine(foundErrors)+" machine code errors.");
 281
 282   // Clean up.
 283   regsLive.clear();
 284   regsDefined.clear();
 285   regsDead.clear();
 286   regsKilled.clear();
 287   regsLiveInButUnused.clear();
 288   MBBInfoMap.clear();
 289
 290   return false;                 // no changes
 291 }
 292
 293 void MachineVerifier::report(const char *msg, const MachineFunction *MF) {
 294   assert(MF);
 295   *OS << '\n';
 296   if (!foundErrors++)
 297     MF->print(*OS, Indexes);
 298   *OS << "*** Bad machine code: " << msg << " ***\n"
 299       << "- function:    " << MF->getFunction()->getNameStr() << "\n";
 300 }
 301
 302 void MachineVerifier::report(const char *msg, const MachineBasicBlock *MBB) {
 303   assert(MBB);
 304   report(msg, MBB->getParent());
 305   *OS << "- basic block: " << MBB->getName()
 306       << " " << (void*)MBB
 307       << " (BB#" << MBB->getNumber() << ")";
 308   if (Indexes)
 309     *OS << " [" << Indexes->getMBBStartIdx(MBB)
 310         << ';' <<  Indexes->getMBBEndIdx(MBB) << ')';
 311   *OS << '\n';
 312 }
 313
 314 void MachineVerifier::report(const char *msg, const MachineInstr *MI) {
 315   assert(MI);
 316   report(msg, MI->getParent());
 317   *OS << "- instruction: ";
 318   if (Indexes && Indexes->hasIndex(MI))
 319     *OS << Indexes->getInstructionIndex(MI) << '\t';
 320   MI->print(*OS, TM);
 321 }
 322
 323 void MachineVerifier::report(const char *msg,
 324                              const MachineOperand *MO, unsigned MONum) {
 325   assert(MO);
 326   report(msg, MO->getParent());
 327   *OS << "- operand " << MONum << ":   ";
 328   MO->print(*OS, TM);
 329   *OS << "\n";
 330 }
 331
 332 void MachineVerifier::markReachable(const MachineBasicBlock *MBB) {
 333   BBInfo &MInfo = MBBInfoMap[MBB];
 334   if (!MInfo.reachable) {
 335     MInfo.reachable = true;
 336     for (MachineBasicBlock::const_succ_iterator SuI = MBB->succ_begin(),
 337            SuE = MBB->succ_end(); SuI != SuE; ++SuI)
 338       markReachable(*SuI);
 339   }
 340 }
 341
 342 void MachineVerifier::visitMachineFunctionBefore() {
 343   regsReserved = TRI->getReservedRegs(*MF);
 344
 345   // A sub-register of a reserved register is also reserved
 346   for (int Reg = regsReserved.find_first(); Reg>=0;
 347        Reg = regsReserved.find_next(Reg)) {
 348     for (const unsigned *Sub = TRI->getSubRegisters(Reg); *Sub; ++Sub) {
 349       // FIXME: This should probably be:
 350       // assert(regsReserved.test(*Sub) && "Non-reserved sub-register");
 351       regsReserved.set(*Sub);
 352     }
 353   }
 354   markReachable(&MF->front());
 355 }
 356
 357 // Does iterator point to a and b as the first two elements?
 358 static bool matchPair(MachineBasicBlock::const_succ_iterator i,
 359                       const MachineBasicBlock *a, const MachineBasicBlock *b) {
 360   if (*i == a)
 361     return *++i == b;
 362   if (*i == b)
 363     return *++i == a;
 364   return false;
 365 }
 366
 367 void
 368 MachineVerifier::visitMachineBasicBlockBefore(const MachineBasicBlock *MBB) {
 369   const TargetInstrInfo *TII = MF->getTarget().getInstrInfo();
 370
 371   // Count the number of landing pad successors.
 372   unsigned LandingPadSuccs = 0;
 373   for (MachineBasicBlock::const_succ_iterator I = MBB->succ_begin(),
 374        E = MBB->succ_end(); I != E; ++I)
 375     LandingPadSuccs += (*I)->isLandingPad();
 376   if (LandingPadSuccs > 1)
 377     report("MBB has more than one landing pad successor", MBB);
 378
 379   // Call AnalyzeBranch. If it succeeds, there several more conditions to check.
 380   MachineBasicBlock *TBB = 0, *FBB = 0;
 381   SmallVector<MachineOperand, 4> Cond;
 382   if (!TII->AnalyzeBranch(*const_cast<MachineBasicBlock *>(MBB),
 383                           TBB, FBB, Cond)) {
 384     // Ok, AnalyzeBranch thinks it knows what's going on with this block. Let's
 385     // check whether its answers match up with reality.
 386     if (!TBB && !FBB) {
 387       // Block falls through to its successor.
 388       MachineFunction::const_iterator MBBI = MBB;
 389       ++MBBI;
 390       if (MBBI == MF->end()) {
 391         // It's possible that the block legitimately ends with a noreturn
 392         // call or an unreachable, in which case it won't actually fall
 393         // out the bottom of the function.
 394       } else if (MBB->succ_size() == LandingPadSuccs) {
 395         // It's possible that the block legitimately ends with a noreturn
 396         // call or an unreachable, in which case it won't actuall fall
 397         // out of the block.
 398       } else if (MBB->succ_size() != 1+LandingPadSuccs) {
 399         report("MBB exits via unconditional fall-through but doesn't have "
 400                "exactly one CFG successor!", MBB);
 401       } else if (!MBB->isSuccessor(MBBI)) {
 402         report("MBB exits via unconditional fall-through but its successor "
 403                "differs from its CFG successor!", MBB);
 404       }
 405       if (!MBB->empty() && MBB->back().getDesc().isBarrier() &&
 406           !TII->isPredicated(&MBB->back())) {
 407         report("MBB exits via unconditional fall-through but ends with a "
 408                "barrier instruction!", MBB);
 409       }
 410       if (!Cond.empty()) {
 411         report("MBB exits via unconditional fall-through but has a condition!",
 412                MBB);
 413       }
 414     } else if (TBB && !FBB && Cond.empty()) {
 415       // Block unconditionally branches somewhere.
 416       if (MBB->succ_size() != 1+LandingPadSuccs) {
 417         report("MBB exits via unconditional branch but doesn't have "
 418                "exactly one CFG successor!", MBB);
 419       } else if (!MBB->isSuccessor(TBB)) {
 420         report("MBB exits via unconditional branch but the CFG "
 421                "successor doesn't match the actual successor!", MBB);
 422       }
 423       if (MBB->empty()) {
 424         report("MBB exits via unconditional branch but doesn't contain "
 425                "any instructions!", MBB);
 426       } else if (!MBB->back().getDesc().isBarrier()) {
 427         report("MBB exits via unconditional branch but doesn't end with a "
 428                "barrier instruction!", MBB);
 429       } else if (!MBB->back().getDesc().isTerminator()) {
 430         report("MBB exits via unconditional branch but the branch isn't a "
 431                "terminator instruction!", MBB);
 432       }
 433     } else if (TBB && !FBB && !Cond.empty()) {
 434       // Block conditionally branches somewhere, otherwise falls through.
 435       MachineFunction::const_iterator MBBI = MBB;
 436       ++MBBI;
 437       if (MBBI == MF->end()) {
 438         report("MBB conditionally falls through out of function!", MBB);
 439       } if (MBB->succ_size() != 2) {
 440         report("MBB exits via conditional branch/fall-through but doesn't have "
 441                "exactly two CFG successors!", MBB);
 442       } else if (!matchPair(MBB->succ_begin(), TBB, MBBI)) {
 443         report("MBB exits via conditional branch/fall-through but the CFG "
 444                "successors don't match the actual successors!", MBB);
 445       }
 446       if (MBB->empty()) {
 447         report("MBB exits via conditional branch/fall-through but doesn't "
 448                "contain any instructions!", MBB);
 449       } else if (MBB->back().getDesc().isBarrier()) {
 450         report("MBB exits via conditional branch/fall-through but ends with a "
 451                "barrier instruction!", MBB);
 452       } else if (!MBB->back().getDesc().isTerminator()) {
 453         report("MBB exits via conditional branch/fall-through but the branch "
 454                "isn't a terminator instruction!", MBB);
 455       }
 456     } else if (TBB && FBB) {
 457       // Block conditionally branches somewhere, otherwise branches
 458       // somewhere else.
 459       if (MBB->succ_size() != 2) {
 460         report("MBB exits via conditional branch/branch but doesn't have "
 461                "exactly two CFG successors!", MBB);
 462       } else if (!matchPair(MBB->succ_begin(), TBB, FBB)) {
 463         report("MBB exits via conditional branch/branch but the CFG "
 464                "successors don't match the actual successors!", MBB);
 465       }
 466       if (MBB->empty()) {
 467         report("MBB exits via conditional branch/branch but doesn't "
 468                "contain any instructions!", MBB);
 469       } else if (!MBB->back().getDesc().isBarrier()) {
 470         report("MBB exits via conditional branch/branch but doesn't end with a "
 471                "barrier instruction!", MBB);
 472       } else if (!MBB->back().getDesc().isTerminator()) {
 473         report("MBB exits via conditional branch/branch but the branch "
 474                "isn't a terminator instruction!", MBB);
 475       }
 476       if (Cond.empty()) {
 477         report("MBB exits via conditinal branch/branch but there's no "
 478                "condition!", MBB);
 479       }
 480     } else {
 481       report("AnalyzeBranch returned invalid data!", MBB);
 482     }
 483   }
 484
 485   regsLive.clear();
 486   for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = MBB->livein_begin(),
 487          E = MBB->livein_end(); I != E; ++I) {
 488     if (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(*I)) {
 489       report("MBB live-in list contains non-physical register", MBB);
 490       continue;
 491     }
 492     regsLive.insert(*I);
 493     for (const unsigned *R = TRI->getSubRegisters(*I); *R; R++)
 494       regsLive.insert(*R);
 495   }
 496   regsLiveInButUnused = regsLive;
 497
 498   const MachineFrameInfo *MFI = MF->getFrameInfo();
 499   assert(MFI && "Function has no frame info");
 500   BitVector PR = MFI->getPristineRegs(MBB);
 501   for (int I = PR.find_first(); I>0; I = PR.find_next(I)) {
 502     regsLive.insert(I);
 503     for (const unsigned *R = TRI->getSubRegisters(I); *R; R++)
 504       regsLive.insert(*R);
 505   }
 506
 507   regsKilled.clear();
 508   regsDefined.clear();
 509 }
 510
 511 void MachineVerifier::visitMachineInstrBefore(const MachineInstr *MI) {
 512   const TargetInstrDesc &TI = MI->getDesc();
 513   if (MI->getNumOperands() < TI.getNumOperands()) {
 514     report("Too few operands", MI);
 515     *OS << TI.getNumOperands() << " operands expected, but "
 516         << MI->getNumExplicitOperands() << " given.\n";
 517   }
 518
 519   // Check the MachineMemOperands for basic consistency.
 520   for (MachineInstr::mmo_iterator I = MI->memoperands_begin(),
 521        E = MI->memoperands_end(); I != E; ++I) {
 522     if ((*I)->isLoad() && !TI.mayLoad())
 523       report("Missing mayLoad flag", MI);
 524     if ((*I)->isStore() && !TI.mayStore())
 525       report("Missing mayStore flag", MI);
 526   }
 527
 528   // Debug values must not have a slot index.
 529   // Other instructions must have one.
 530   if (LiveInts) {
 531     bool mapped = !LiveInts->isNotInMIMap(MI);
 532     if (MI->isDebugValue()) {
 533       if (mapped)
 534         report("Debug instruction has a slot index", MI);
 535     } else {
 536       if (!mapped)
 537         report("Missing slot index", MI);
 538     }
 539   }
 540
 541 }
 542
 543 void
 544 MachineVerifier::visitMachineOperand(const MachineOperand *MO, unsigned MONum) {
 545   const MachineInstr *MI = MO->getParent();
 546   const TargetInstrDesc &TI = MI->getDesc();
 547
 548   // The first TI.NumDefs operands must be explicit register defines
 549   if (MONum < TI.getNumDefs()) {
 550     if (!MO->isReg())
 551       report("Explicit definition must be a register", MO, MONum);
 552     else if (!MO->isDef())
 553       report("Explicit definition marked as use", MO, MONum);
 554     else if (MO->isImplicit())
 555       report("Explicit definition marked as implicit", MO, MONum);
 556   } else if (MONum < TI.getNumOperands()) {
 557     if (MO->isReg()) {
 558       if (MO->isDef())
 559         report("Explicit operand marked as def", MO, MONum);
 560       if (MO->isImplicit())
 561         report("Explicit operand marked as implicit", MO, MONum);
 562     }
 563   } else {
 564     // ARM adds %reg0 operands to indicate predicates. We'll allow that.
 565     if (MO->isReg() && !MO->isImplicit() && !TI.isVariadic() && MO->getReg())
 566       report("Extra explicit operand on non-variadic instruction", MO, MONum);
 567   }
 568
 569   switch (MO->getType()) {
 570   case MachineOperand::MO_Register: {
 571     const unsigned Reg = MO->getReg();
 572     if (!Reg)
 573       return;
 574
 575     // Check Live Variables.
 576     if (MO->isUndef()) {
 577       // An <undef> doesn't refer to any register, so just skip it.
 578     } else if (MO->isUse()) {
 579       regsLiveInButUnused.erase(Reg);
 580
 581       bool isKill = false;
 582       unsigned defIdx;
 583       if (MI->isRegTiedToDefOperand(MONum, &defIdx)) {
 584         // A two-addr use counts as a kill if use and def are the same.
 585         unsigned DefReg = MI->getOperand(defIdx).getReg();
 586         if (Reg == DefReg) {
 587           isKill = true;
 588           // ANd in that case an explicit kill flag is not allowed.
 589           if (MO->isKill())
 590             report("Illegal kill flag on two-address instruction operand",
 591                    MO, MONum);
 592         } else if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg)) {
 593           report("Two-address instruction operands must be identical",
 594                  MO, MONum);
 595         }
 596       } else
 597         isKill = MO->isKill();
 598
 599       if (isKill)
 600         addRegWithSubRegs(regsKilled, Reg);
 601
 602       // Check that LiveVars knows this kill.
 603       if (LiveVars && TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
 604           MO->isKill()) {
 605         LiveVariables::VarInfo &VI = LiveVars->getVarInfo(Reg);
 606         if (std::find(VI.Kills.begin(),
 607                       VI.Kills.end(), MI) == VI.Kills.end())
 608           report("Kill missing from LiveVariables", MO, MONum);
 609       }
 610
 611       // Check LiveInts liveness and kill.
 612       if (LiveInts && !LiveInts->isNotInMIMap(MI)) {
 613         SlotIndex UseIdx = LiveInts->getInstructionIndex(MI).getUseIndex();
 614         if (LiveInts->hasInterval(Reg)) {
 615           const LiveInterval &LI = LiveInts->getInterval(Reg);
 616           if (!LI.liveAt(UseIdx)) {
 617             report("No live range at use", MO, MONum);
 618             *OS << UseIdx << " is not live in " << LI << '\n';
 619           }
 620           // TODO: Verify isKill == LI.killedAt.
 621         } else if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
 622           report("Virtual register has no Live interval", MO, MONum);
 623         }
 624       }
 625
 626       // Use of a dead register.
 627       if (!regsLive.count(Reg)) {
 628         if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg)) {
 629           // Reserved registers may be used even when 'dead'.
 630           if (!isReserved(Reg))
 631             report("Using an undefined physical register", MO, MONum);
 632         } else {
 633           BBInfo &MInfo = MBBInfoMap[MI->getParent()];
 634           // We don't know which virtual registers are live in, so only complain
 635           // if vreg was killed in this MBB. Otherwise keep track of vregs that
 636           // must be live in. PHI instructions are handled separately.
 637           if (MInfo.regsKilled.count(Reg))
 638             report("Using a killed virtual register", MO, MONum);
 639           else if (!MI->isPHI())
 640             MInfo.vregsLiveIn.insert(std::make_pair(Reg, MI));
 641         }
 642       }
 643     } else {
 644       assert(MO->isDef());
 645       // Register defined.
 646       // TODO: verify that earlyclobber ops are not used.
 647       if (MO->isDead())
 648         addRegWithSubRegs(regsDead, Reg);
 649       else
 650         addRegWithSubRegs(regsDefined, Reg);
 651
 652       // Check LiveInts for a live range, but only for virtual registers.
 653       if (LiveInts && TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
 654           !LiveInts->isNotInMIMap(MI)) {
 655         SlotIndex DefIdx = LiveInts->getInstructionIndex(MI).getDefIndex();
 656         if (LiveInts->hasInterval(Reg)) {
 657           const LiveInterval &LI = LiveInts->getInterval(Reg);
 658           if (const VNInfo *VNI = LI.getVNInfoAt(DefIdx)) {
 659             assert(VNI && "NULL valno is not allowed");
 660             if (VNI->def != DefIdx) {
 661               report("Inconsistent valno->def", MO, MONum);
 662               *OS << "Valno " << VNI->id << " is not defined at "
 663                   << DefIdx << " in " << LI << '\n';
 664             }
 665           } else {
 666             report("No live range at def", MO, MONum);
 667             *OS << DefIdx << " is not live in " << LI << '\n';
 668           }
 669         } else {
 670           report("Virtual register has no Live interval", MO, MONum);
 671         }
 672       }
 673     }
 674
 675     // Check register classes.
 676     if (MONum < TI.getNumOperands() && !MO->isImplicit()) {
 677       const TargetOperandInfo &TOI = TI.OpInfo[MONum];
 678       unsigned SubIdx = MO->getSubReg();
 679
 680       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg)) {
 681         unsigned sr = Reg;
 682         if (SubIdx) {
 683           unsigned s = TRI->getSubReg(Reg, SubIdx);
 684           if (!s) {
 685             report("Invalid subregister index for physical register",
 686                    MO, MONum);
 687             return;
 688           }
 689           sr = s;
 690         }
 691         if (const TargetRegisterClass *DRC = TOI.getRegClass(TRI)) {
 692           if (!DRC->contains(sr)) {
 693             report("Illegal physical register for instruction", MO, MONum);
 694             *OS << TRI->getName(sr) << " is not a "
 695                 << DRC->getName() << " register.\n";
 696           }
 697         }
 698       } else {
 699         // Virtual register.
 700         const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(Reg);
 701         if (SubIdx) {
 702           const TargetRegisterClass *SRC = RC->getSubRegisterRegClass(SubIdx);
 703           if (!SRC) {
 704             report("Invalid subregister index for virtual register", MO, MONum);
 705             *OS << "Register class " << RC->getName()
 706                 << " does not support subreg index " << SubIdx << "\n";
 707             return;
 708           }
 709           RC = SRC;
 710         }
 711         if (const TargetRegisterClass *DRC = TOI.getRegClass(TRI)) {
 712           if (RC != DRC && !RC->hasSuperClass(DRC)) {
 713             report("Illegal virtual register for instruction", MO, MONum);
 714             *OS << "Expected a " << DRC->getName() << " register, but got a "
 715                 << RC->getName() << " register\n";
 716           }
 717         }
 718       }
 719     }
 720     break;
 721   }
 722
 723   case MachineOperand::MO_MachineBasicBlock:
 724     if (MI->isPHI() && !MO->getMBB()->isSuccessor(MI->getParent()))
 725       report("PHI operand is not in the CFG", MO, MONum);
 726     break;
 727
 728   default:
 729     break;
 730   }
 731 }
 732
 733 void MachineVerifier::visitMachineInstrAfter(const MachineInstr *MI) {
 734   BBInfo &MInfo = MBBInfoMap[MI->getParent()];
 735   set_union(MInfo.regsKilled, regsKilled);
 736   set_subtract(regsLive, regsKilled); regsKilled.clear();
 737   set_subtract(regsLive, regsDead);   regsDead.clear();
 738   set_union(regsLive, regsDefined);   regsDefined.clear();
 739 }
 740
 741 void
 742 MachineVerifier::visitMachineBasicBlockAfter(const MachineBasicBlock *MBB) {
 743   MBBInfoMap[MBB].regsLiveOut = regsLive;
 744   regsLive.clear();
 745 }
 746
 747 // Calculate the largest possible vregsPassed sets. These are the registers that
 748 // can pass through an MBB live, but may not be live every time. It is assumed
 749 // that all vregsPassed sets are empty before the call.
 750 void MachineVerifier::calcRegsPassed() {
 751   // First push live-out regs to successors' vregsPassed. Remember the MBBs that
 752   // have any vregsPassed.
 753   DenseSet<const MachineBasicBlock*> todo;
 754   for (MachineFunction::const_iterator MFI = MF->begin(), MFE = MF->end();
 755        MFI != MFE; ++MFI) {
 756     const MachineBasicBlock &MBB(*MFI);
 757     BBInfo &MInfo = MBBInfoMap[&MBB];
 758     if (!MInfo.reachable)
 759       continue;
 760     for (MachineBasicBlock::const_succ_iterator SuI = MBB.succ_begin(),
 761            SuE = MBB.succ_end(); SuI != SuE; ++SuI) {
 762       BBInfo &SInfo = MBBInfoMap[*SuI];
 763       if (SInfo.addPassed(MInfo.regsLiveOut))
 764         todo.insert(*SuI);
 765     }
 766   }
 767
 768   // Iteratively push vregsPassed to successors. This will converge to the same
 769   // final state regardless of DenseSet iteration order.
 770   while (!todo.empty()) {
 771     const MachineBasicBlock *MBB = *todo.begin();
 772     todo.erase(MBB);
 773     BBInfo &MInfo = MBBInfoMap[MBB];
 774     for (MachineBasicBlock::const_succ_iterator SuI = MBB->succ_begin(),
 775            SuE = MBB->succ_end(); SuI != SuE; ++SuI) {
 776       if (*SuI == MBB)
 777         continue;
 778       BBInfo &SInfo = MBBInfoMap[*SuI];
 779       if (SInfo.addPassed(MInfo.vregsPassed))
 780         todo.insert(*SuI);
 781     }
 782   }
 783 }
 784
 785 // Calculate the set of virtual registers that must be passed through each basic
 786 // block in order to satisfy the requirements of successor blocks. This is very
 787 // similar to calcRegsPassed, only backwards.
 788 void MachineVerifier::calcRegsRequired() {
 789   // First push live-in regs to predecessors' vregsRequired.
 790   DenseSet<const MachineBasicBlock*> todo;
 791   for (MachineFunction::const_iterator MFI = MF->begin(), MFE = MF->end();
 792        MFI != MFE; ++MFI) {
 793     const MachineBasicBlock &MBB(*MFI);
 794     BBInfo &MInfo = MBBInfoMap[&MBB];
 795     for (MachineBasicBlock::const_pred_iterator PrI = MBB.pred_begin(),
 796            PrE = MBB.pred_end(); PrI != PrE; ++PrI) {
 797       BBInfo &PInfo = MBBInfoMap[*PrI];
 798       if (PInfo.addRequired(MInfo.vregsLiveIn))
 799         todo.insert(*PrI);
 800     }
 801   }
 802
 803   // Iteratively push vregsRequired to predecessors. This will converge to the
 804   // same final state regardless of DenseSet iteration order.
 805   while (!todo.empty()) {
 806     const MachineBasicBlock *MBB = *todo.begin();
 807     todo.erase(MBB);
 808     BBInfo &MInfo = MBBInfoMap[MBB];
 809     for (MachineBasicBlock::const_pred_iterator PrI = MBB->pred_begin(),
 810            PrE = MBB->pred_end(); PrI != PrE; ++PrI) {
 811       if (*PrI == MBB)
 812         continue;
 813       BBInfo &SInfo = MBBInfoMap[*PrI];
 814       if (SInfo.addRequired(MInfo.vregsRequired))
 815         todo.insert(*PrI);
 816     }
 817   }
 818 }
 819
 820 // Check PHI instructions at the beginning of MBB. It is assumed that
 821 // calcRegsPassed has been run so BBInfo::isLiveOut is valid.
 822 void MachineVerifier::checkPHIOps(const MachineBasicBlock *MBB) {
 823   for (MachineBasicBlock::const_iterator BBI = MBB->begin(), BBE = MBB->end();
 824        BBI != BBE && BBI->isPHI(); ++BBI) {
 825     DenseSet<const MachineBasicBlock*> seen;
 826
 827     for (unsigned i = 1, e = BBI->getNumOperands(); i != e; i += 2) {
 828       unsigned Reg = BBI->getOperand(i).getReg();
 829       const MachineBasicBlock *Pre = BBI->getOperand(i + 1).getMBB();
 830       if (!Pre->isSuccessor(MBB))
 831         continue;
 832       seen.insert(Pre);
 833       BBInfo &PrInfo = MBBInfoMap[Pre];
 834       if (PrInfo.reachable && !PrInfo.isLiveOut(Reg))
 835         report("PHI operand is not live-out from predecessor",
 836                &BBI->getOperand(i), i);
 837     }
 838
 839     // Did we see all predecessors?
 840     for (MachineBasicBlock::const_pred_iterator PrI = MBB->pred_begin(),
 841            PrE = MBB->pred_end(); PrI != PrE; ++PrI) {
 842       if (!seen.count(*PrI)) {
 843         report("Missing PHI operand", BBI);
 844         *OS << "BB#" << (*PrI)->getNumber()
 845             << " is a predecessor according to the CFG.\n";
 846       }
 847     }
 848   }
 849 }
 850
 851 void MachineVerifier::visitMachineFunctionAfter() {
 852   calcRegsPassed();
 853
 854   for (MachineFunction::const_iterator MFI = MF->begin(), MFE = MF->end();
 855        MFI != MFE; ++MFI) {
 856     BBInfo &MInfo = MBBInfoMap[MFI];
 857
 858     // Skip unreachable MBBs.
 859     if (!MInfo.reachable)
 860       continue;
 861
 862     checkPHIOps(MFI);
 863   }
 864
 865   // Now check liveness info if available
 866   if (LiveVars || LiveInts)
 867     calcRegsRequired();
 868   if (LiveVars)
 869     verifyLiveVariables();
 870   if (LiveInts)
 871     verifyLiveIntervals();
 872 }
 873
 874 void MachineVerifier::verifyLiveVariables() {
 875   assert(LiveVars && "Don't call verifyLiveVariables without LiveVars");
 876   for (unsigned Reg = TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister,
 877          RegE = MRI->getLastVirtReg()-1; Reg != RegE; ++Reg) {
 878     LiveVariables::VarInfo &VI = LiveVars->getVarInfo(Reg);
 879     for (MachineFunction::const_iterator MFI = MF->begin(), MFE = MF->end();
 880          MFI != MFE; ++MFI) {
 881       BBInfo &MInfo = MBBInfoMap[MFI];
 882
 883       // Our vregsRequired should be identical to LiveVariables' AliveBlocks
 884       if (MInfo.vregsRequired.count(Reg)) {
 885         if (!VI.AliveBlocks.test(MFI->getNumber())) {
 886           report("LiveVariables: Block missing from AliveBlocks", MFI);
 887           *OS << "Virtual register %reg" << Reg
 888               << " must be live through the block.\n";
 889         }
 890       } else {
 891         if (VI.AliveBlocks.test(MFI->getNumber())) {
 892           report("LiveVariables: Block should not be in AliveBlocks", MFI);
 893           *OS << "Virtual register %reg" << Reg
 894               << " is not needed live through the block.\n";
 895         }
 896       }
 897     }
 898   }
 899 }
 900
 901 void MachineVerifier::verifyLiveIntervals() {
 902   assert(LiveInts && "Don't call verifyLiveIntervals without LiveInts");
 903   for (LiveIntervals::const_iterator LVI = LiveInts->begin(),
 904        LVE = LiveInts->end(); LVI != LVE; ++LVI) {
 905     const LiveInterval &LI = *LVI->second;
 906
 907     // Spilling and splitting may leave unused registers around. Skip them.
 908     if (MRI->use_empty(LI.reg))
 909       continue;
 910
 911     assert(LVI->first == LI.reg && "Invalid reg to interval mapping");
 912
 913     for (LiveInterval::const_vni_iterator I = LI.vni_begin(), E = LI.vni_end();
 914          I!=E; ++I) {
 915       VNInfo *VNI = *I;
 916       const VNInfo *DefVNI = LI.getVNInfoAt(VNI->def);
 917
 918       if (!DefVNI) {
 919         if (!VNI->isUnused()) {
 920           report("Valno not live at def and not marked unused", MF);
 921           *OS << "Valno #" << VNI->id << " in " << LI << '\n';
 922         }
 923         continue;
 924       }
 925
 926       if (VNI->isUnused())
 927         continue;
 928
 929       if (DefVNI != VNI) {
 930         report("Live range at def has different valno", MF);
 931         *OS << "Valno #" << VNI->id << " is defined at " << VNI->def
 932             << " where valno #" << DefVNI->id << " is live in " << LI << '\n';
 933         continue;
 934       }
 935
 936       const MachineBasicBlock *MBB = LiveInts->getMBBFromIndex(VNI->def);
 937       if (!MBB) {
 938         report("Invalid definition index", MF);
 939         *OS << "Valno #" << VNI->id << " is defined at " << VNI->def
 940             << " in " << LI << '\n';
 941         continue;
 942       }
 943
 944       if (VNI->isPHIDef()) {
 945         if (VNI->def != LiveInts->getMBBStartIdx(MBB)) {
 946           report("PHIDef value is not defined at MBB start", MF);
 947           *OS << "Valno #" << VNI->id << " is defined at " << VNI->def
 948               << ", not at the beginning of BB#" << MBB->getNumber()
 949               << " in " << LI << '\n';
 950         }
 951       } else {
 952         // Non-PHI def.
 953         if (!VNI->def.isDef()) {
 954           report("Non-PHI def must be at a DEF slot", MF);
 955           *OS << "Valno #" << VNI->id << " is defined at " << VNI->def
 956               << " in " << LI << '\n';
 957         }
 958         const MachineInstr *MI = LiveInts->getInstructionFromIndex(VNI->def);
 959         if (!MI) {
 960           report("No instruction at def index", MF);
 961           *OS << "Valno #" << VNI->id << " is defined at " << VNI->def
 962               << " in " << LI << '\n';
 963         } else if (!MI->modifiesRegister(LI.reg, TRI)) {
 964           report("Defining instruction does not modify register", MI);
 965           *OS << "Valno #" << VNI->id << " in " << LI << '\n';
 966         }
 967       }
 968     }
 969
 970     for (LiveInterval::const_iterator I = LI.begin(), E = LI.end(); I!=E; ++I) {
 971       const VNInfo *VNI = I->valno;
 972       assert(VNI && "Live range has no valno");
 973
 974       if (VNI->id >= LI.getNumValNums() || VNI != LI.getValNumInfo(VNI->id)) {
 975         report("Foreign valno in live range", MF);
 976         I->print(*OS);
 977         *OS << " has a valno not in " << LI << '\n';
 978       }
 979
 980       if (VNI->isUnused()) {
 981         report("Live range valno is marked unused", MF);
 982         I->print(*OS);
 983         *OS << " in " << LI << '\n';
 984       }
 985
 986       const MachineBasicBlock *MBB = LiveInts->getMBBFromIndex(I->start);
 987       if (!MBB) {
 988         report("Bad start of live segment, no basic block", MF);
 989         I->print(*OS);
 990         *OS << " in " << LI << '\n';
 991         continue;
 992       }
 993       SlotIndex MBBStartIdx = LiveInts->getMBBStartIdx(MBB);
 994       if (I->start != MBBStartIdx && I->start != VNI->def) {
 995         report("Live segment must begin at MBB entry or valno def", MBB);
 996         I->print(*OS);
 997         *OS << " in " << LI << '\n' << "Basic block starts at "
 998             << MBBStartIdx << '\n';
 999       }
1000
1001       const MachineBasicBlock *EndMBB =
1002                                 LiveInts->getMBBFromIndex(I->end.getPrevSlot());
1003       if (!EndMBB) {
1004         report("Bad end of live segment, no basic block", MF);
1005         I->print(*OS);
1006         *OS << " in " << LI << '\n';
1007         continue;
1008       }
1009       if (I->end != LiveInts->getMBBEndIdx(EndMBB)) {
1010         // The live segment is ending inside EndMBB
1011         const MachineInstr *MI =
1012                         LiveInts->getInstructionFromIndex(I->end.getPrevSlot());
1013         if (!MI) {
1014           report("Live segment doesn't end at a valid instruction", EndMBB);
1015         I->print(*OS);
1016         *OS << " in " << LI << '\n' << "Basic block starts at "
1017             << MBBStartIdx << '\n';
1018         } else if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(LI.reg) &&
1019                    !MI->readsVirtualRegister(LI.reg)) {
1020           // FIXME: Should we require a kill flag?
1021           report("Instruction killing live segment doesn't read register", MI);
1022           I->print(*OS);
1023           *OS << " in " << LI << '\n';
1024         }
1025       }
1026
1027       // Now check all the basic blocks in this live segment.
1028       MachineFunction::const_iterator MFI = MBB;
1029       // Is LI live-in to MBB and not a PHIDef?
1030       if (I->start == VNI->def) {
1031         // Not live-in to any blocks.
1032         if (MBB == EndMBB)
1033           continue;
1034         // Skip this block.
1035         ++MFI;
1036       }
1037       for (;;) {
1038         assert(LiveInts->isLiveInToMBB(LI, MFI));
1039         // We don't know how to track physregs into a landing pad.
1040         if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(LI.reg) &&
1041             MFI->isLandingPad()) {
1042           if (&*MFI == EndMBB)
1043             break;
1044           ++MFI;
1045           continue;
1046         }
1047         // Check that VNI is live-out of all predecessors.
1048         for (MachineBasicBlock::const_pred_iterator PI = MFI->pred_begin(),
1049              PE = MFI->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
1050           SlotIndex PEnd = LiveInts->getMBBEndIdx(*PI).getPrevSlot();
1051           const VNInfo *PVNI = LI.getVNInfoAt(PEnd);
1052           if (!PVNI) {
1053             report("Register not marked live out of predecessor", *PI);
1054             *OS << "Valno #" << VNI->id << " live into BB#" << MFI->getNumber()
1055                 << '@' << LiveInts->getMBBStartIdx(MFI) << ", not live at "
1056                 << PEnd << " in " << LI << '\n';
1057           } else if (PVNI != VNI) {
1058             report("Different value live out of predecessor", *PI);
1059             *OS << "Valno #" << PVNI->id << " live out of BB#"
1060                 << (*PI)->getNumber() << '@' << PEnd
1061                 << "\nValno #" << VNI->id << " live into BB#" << MFI->getNumber()
1062                 << '@' << LiveInts->getMBBStartIdx(MFI) << " in " << LI << '\n';
1063           }
1064         }
1065         if (&*MFI == EndMBB)
1066           break;
1067         ++MFI;
1068       }
1069     }
1070   }
1071 }
1072