tools/bugpoint/ExecutionDriver.cpp

   1 //===- ExecutionDriver.cpp - Allow execution of LLVM program --------------===//
   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 contains code used to execute the program utilizing one of the
  11 // various ways of running LLVM bitcode.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "BugDriver.h"
  16 #include "ToolRunner.h"
  17 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  18 #include "llvm/Support/Debug.h"
  19 #include "llvm/Support/FileUtilities.h"
  20 #include "llvm/Support/SystemUtils.h"
  21 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  22 #include <fstream>
  23
  24 using namespace llvm;
  25
  26 namespace {
  27   // OutputType - Allow the user to specify the way code should be run, to test
  28   // for miscompilation.
  29   //
  30   enum OutputType {
  31     AutoPick, RunLLI, RunJIT, RunLLC, RunLLCIA, RunCBE, CBE_bug, LLC_Safe,Custom
  32   };
  33
  34   cl::opt<double>
  35   AbsTolerance("abs-tolerance", cl::desc("Absolute error tolerated"),
  36                cl::init(0.0));
  37   cl::opt<double>
  38   RelTolerance("rel-tolerance", cl::desc("Relative error tolerated"),
  39                cl::init(0.0));
  40
  41   cl::opt<OutputType>
  42   InterpreterSel(cl::desc("Specify the \"test\" i.e. suspect back-end:"),
  43                  cl::values(clEnumValN(AutoPick, "auto", "Use best guess"),
  44                             clEnumValN(RunLLI, "run-int",
  45                                        "Execute with the interpreter"),
  46                             clEnumValN(RunJIT, "run-jit", "Execute with JIT"),
  47                             clEnumValN(RunLLC, "run-llc", "Compile with LLC"),
  48                             clEnumValN(RunLLCIA, "run-llc-ia",
  49                                   "Compile with LLC with integrated assembler"),
  50                             clEnumValN(RunCBE, "run-cbe", "Compile with CBE"),
  51                             clEnumValN(CBE_bug,"cbe-bug", "Find CBE bugs"),
  52                             clEnumValN(LLC_Safe, "llc-safe", "Use LLC for all"),
  53                             clEnumValN(Custom, "run-custom",
  54                             "Use -exec-command to define a command to execute "
  55                             "the bitcode. Useful for cross-compilation."),
  56                             clEnumValEnd),
  57                  cl::init(AutoPick));
  58
  59   cl::opt<OutputType>
  60   SafeInterpreterSel(cl::desc("Specify \"safe\" i.e. known-good backend:"),
  61               cl::values(clEnumValN(AutoPick, "safe-auto", "Use best guess"),
  62                          clEnumValN(RunLLC, "safe-run-llc", "Compile with LLC"),
  63                          clEnumValN(RunCBE, "safe-run-cbe", "Compile with CBE"),
  64                          clEnumValN(Custom, "safe-run-custom",
  65                          "Use -exec-command to define a command to execute "
  66                          "the bitcode. Useful for cross-compilation."),
  67                          clEnumValEnd),
  68                      cl::init(AutoPick));
  69
  70   cl::opt<std::string>
  71   SafeInterpreterPath("safe-path",
  72                    cl::desc("Specify the path to the \"safe\" backend program"),
  73                    cl::init(""));
  74
  75   cl::opt<bool>
  76   AppendProgramExitCode("append-exit-code",
  77       cl::desc("Append the exit code to the output so it gets diff'd too"),
  78       cl::init(false));
  79
  80   cl::opt<std::string>
  81   InputFile("input", cl::init("/dev/null"),
  82             cl::desc("Filename to pipe in as stdin (default: /dev/null)"));
  83
  84   cl::list<std::string>
  85   AdditionalSOs("additional-so",
  86                 cl::desc("Additional shared objects to load "
  87                          "into executing programs"));
  88
  89   cl::list<std::string>
  90   AdditionalLinkerArgs("Xlinker",
  91       cl::desc("Additional arguments to pass to the linker"));
  92
  93   cl::opt<std::string>
  94   CustomExecCommand("exec-command", cl::init("simulate"),
  95       cl::desc("Command to execute the bitcode (use with -run-custom) "
  96                "(default: simulate)"));
  97 }
  98
  99 namespace llvm {
 100   // Anything specified after the --args option are taken as arguments to the
 101   // program being debugged.
 102   cl::list<std::string>
 103   InputArgv("args", cl::Positional, cl::desc("<program arguments>..."),
 104             cl::ZeroOrMore, cl::PositionalEatsArgs);
 105
 106   cl::opt<std::string>
 107   OutputPrefix("output-prefix", cl::init("bugpoint"),
 108             cl::desc("Prefix to use for outputs (default: 'bugpoint')"));
 109 }
 110
 111 namespace {
 112   cl::list<std::string>
 113   ToolArgv("tool-args", cl::Positional, cl::desc("<tool arguments>..."),
 114            cl::ZeroOrMore, cl::PositionalEatsArgs);
 115
 116   cl::list<std::string>
 117   SafeToolArgv("safe-tool-args", cl::Positional,
 118                cl::desc("<safe-tool arguments>..."),
 119                cl::ZeroOrMore, cl::PositionalEatsArgs);
 120
 121   cl::list<std::string>
 122   GCCToolArgv("gcc-tool-args", cl::Positional,
 123               cl::desc("<gcc-tool arguments>..."),
 124               cl::ZeroOrMore, cl::PositionalEatsArgs);
 125 }
 126
 127 //===----------------------------------------------------------------------===//
 128 // BugDriver method implementation
 129 //
 130
 131 /// initializeExecutionEnvironment - This method is used to set up the
 132 /// environment for executing LLVM programs.
 133 ///
 134 bool BugDriver::initializeExecutionEnvironment() {
 135   outs() << "Initializing execution environment: ";
 136
 137   // Create an instance of the AbstractInterpreter interface as specified on
 138   // the command line
 139   SafeInterpreter = 0;
 140   std::string Message;
 141
 142   switch (InterpreterSel) {
 143   case AutoPick:
 144     InterpreterSel = RunCBE;
 145     Interpreter =
 146       AbstractInterpreter::createCBE(getToolName(), Message, &ToolArgv,
 147                                      &GCCToolArgv);
 148     if (!Interpreter) {
 149       InterpreterSel = RunJIT;
 150       Interpreter = AbstractInterpreter::createJIT(getToolName(), Message,
 151                                                    &ToolArgv);
 152     }
 153     if (!Interpreter) {
 154       InterpreterSel = RunLLC;
 155       Interpreter = AbstractInterpreter::createLLC(getToolName(), Message,
 156                                                    &ToolArgv, &GCCToolArgv);
 157     }
 158     if (!Interpreter) {
 159       InterpreterSel = RunLLI;
 160       Interpreter = AbstractInterpreter::createLLI(getToolName(), Message,
 161                                                    &ToolArgv);
 162     }
 163     if (!Interpreter) {
 164       InterpreterSel = AutoPick;
 165       Message = "Sorry, I can't automatically select an interpreter!\n";
 166     }
 167     break;
 168   case RunLLI:
 169     Interpreter = AbstractInterpreter::createLLI(getToolName(), Message,
 170                                                  &ToolArgv);
 171     break;
 172   case RunLLC:
 173   case RunLLCIA:
 174   case LLC_Safe:
 175     Interpreter = AbstractInterpreter::createLLC(getToolName(), Message,
 176                                                  &ToolArgv, &GCCToolArgv,
 177                                                  InterpreterSel == RunLLCIA);
 178     break;
 179   case RunJIT:
 180     Interpreter = AbstractInterpreter::createJIT(getToolName(), Message,
 181                                                  &ToolArgv);
 182     break;
 183   case RunCBE:
 184   case CBE_bug:
 185     Interpreter = AbstractInterpreter::createCBE(getToolName(), Message,
 186                                                  &ToolArgv, &GCCToolArgv);
 187     break;
 188   case Custom:
 189     Interpreter = AbstractInterpreter::createCustom(Message, CustomExecCommand);
 190     break;
 191   default:
 192     Message = "Sorry, this back-end is not supported by bugpoint right now!\n";
 193     break;
 194   }
 195   if (!Interpreter)
 196     errs() << Message;
 197   else // Display informational messages on stdout instead of stderr
 198     outs() << Message;
 199
 200   std::string Path = SafeInterpreterPath;
 201   if (Path.empty())
 202     Path = getToolName();
 203   std::vector<std::string> SafeToolArgs = SafeToolArgv;
 204   switch (SafeInterpreterSel) {
 205   case AutoPick:
 206     // In "cbe-bug" mode, default to using LLC as the "safe" backend.
 207     if (!SafeInterpreter &&
 208         InterpreterSel == CBE_bug) {
 209       SafeInterpreterSel = RunLLC;
 210       SafeToolArgs.push_back("--relocation-model=pic");
 211       SafeInterpreter = AbstractInterpreter::createLLC(Path.c_str(), Message,
 212                                                        &SafeToolArgs,
 213                                                        &GCCToolArgv);
 214     }
 215
 216     // In "llc-safe" mode, default to using LLC as the "safe" backend.
 217     if (!SafeInterpreter &&
 218         InterpreterSel == LLC_Safe) {
 219       SafeInterpreterSel = RunLLC;
 220       SafeToolArgs.push_back("--relocation-model=pic");
 221       SafeInterpreter = AbstractInterpreter::createLLC(Path.c_str(), Message,
 222                                                        &SafeToolArgs,
 223                                                        &GCCToolArgv);
 224     }
 225
 226     // Pick a backend that's different from the test backend. The JIT and
 227     // LLC backends share a lot of code, so prefer to use the CBE as the
 228     // safe back-end when testing them.
 229     if (!SafeInterpreter &&
 230         InterpreterSel != RunCBE) {
 231       SafeInterpreterSel = RunCBE;
 232       SafeInterpreter = AbstractInterpreter::createCBE(Path.c_str(), Message,
 233                                                        &SafeToolArgs,
 234                                                        &GCCToolArgv);
 235     }
 236     if (!SafeInterpreter &&
 237         InterpreterSel != RunLLC &&
 238         InterpreterSel != RunJIT) {
 239       SafeInterpreterSel = RunLLC;
 240       SafeToolArgs.push_back("--relocation-model=pic");
 241       SafeInterpreter = AbstractInterpreter::createLLC(Path.c_str(), Message,
 242                                                        &SafeToolArgs,
 243                                                        &GCCToolArgv);
 244     }
 245     if (!SafeInterpreter) {
 246       SafeInterpreterSel = AutoPick;
 247       Message = "Sorry, I can't automatically select an interpreter!\n";
 248     }
 249     break;
 250   case RunLLC:
 251   case RunLLCIA:
 252     SafeToolArgs.push_back("--relocation-model=pic");
 253     SafeInterpreter = AbstractInterpreter::createLLC(Path.c_str(), Message,
 254                                                      &SafeToolArgs,
 255                                                      &GCCToolArgv,
 256                                                 SafeInterpreterSel == RunLLCIA);
 257     break;
 258   case RunCBE:
 259     SafeInterpreter = AbstractInterpreter::createCBE(Path.c_str(), Message,
 260                                                      &SafeToolArgs,
 261                                                      &GCCToolArgv);
 262     break;
 263   case Custom:
 264     SafeInterpreter = AbstractInterpreter::createCustom(Message,
 265                                                         CustomExecCommand);
 266     break;
 267   default:
 268     Message = "Sorry, this back-end is not supported by bugpoint as the "
 269               "\"safe\" backend right now!\n";
 270     break;
 271   }
 272   if (!SafeInterpreter) { outs() << Message << "\nExiting.\n"; exit(1); }
 273
 274   gcc = GCC::create(Message, &GCCToolArgv);
 275   if (!gcc) { outs() << Message << "\nExiting.\n"; exit(1); }
 276
 277   // If there was an error creating the selected interpreter, quit with error.
 278   return Interpreter == 0;
 279 }
 280
 281 /// compileProgram - Try to compile the specified module, returning false and
 282 /// setting Error if an error occurs.  This is used for code generation
 283 /// crash testing.
 284 ///
 285 void BugDriver::compileProgram(Module *M, std::string *Error) {
 286   // Emit the program to a bitcode file...
 287   sys::Path BitcodeFile (OutputPrefix + "-test-program.bc");
 288   std::string ErrMsg;
 289   if (BitcodeFile.makeUnique(true, &ErrMsg)) {
 290     errs() << ToolName << ": Error making unique filename: " << ErrMsg
 291            << "\n";
 292     exit(1);
 293   }
 294   if (writeProgramToFile(BitcodeFile.str(), M)) {
 295     errs() << ToolName << ": Error emitting bitcode to file '"
 296            << BitcodeFile.str() << "'!\n";
 297     exit(1);
 298   }
 299
 300   // Remove the temporary bitcode file when we are done.
 301   FileRemover BitcodeFileRemover(BitcodeFile, !SaveTemps);
 302
 303   // Actually compile the program!
 304   Interpreter->compileProgram(BitcodeFile.str(), Error);
 305 }
 306
 307
 308 /// executeProgram - This method runs "Program", capturing the output of the
 309 /// program to a file, returning the filename of the file.  A recommended
 310 /// filename may be optionally specified.
 311 ///
 312 std::string BugDriver::executeProgram(std::string OutputFile,
 313                                       std::string BitcodeFile,
 314                                       const std::string &SharedObj,
 315                                       AbstractInterpreter *AI,
 316                                       std::string *Error) {
 317   if (AI == 0) AI = Interpreter;
 318   assert(AI && "Interpreter should have been created already!");
 319   bool CreatedBitcode = false;
 320   std::string ErrMsg;
 321   if (BitcodeFile.empty()) {
 322     // Emit the program to a bitcode file...
 323     sys::Path uniqueFilename(OutputPrefix + "-test-program.bc");
 324     if (uniqueFilename.makeUnique(true, &ErrMsg)) {
 325       errs() << ToolName << ": Error making unique filename: "
 326              << ErrMsg << "!\n";
 327       exit(1);
 328     }
 329     BitcodeFile = uniqueFilename.str();
 330
 331     if (writeProgramToFile(BitcodeFile, Program)) {
 332       errs() << ToolName << ": Error emitting bitcode to file '"
 333              << BitcodeFile << "'!\n";
 334       exit(1);
 335     }
 336     CreatedBitcode = true;
 337   }
 338
 339   // Remove the temporary bitcode file when we are done.
 340   sys::Path BitcodePath(BitcodeFile);
 341   FileRemover BitcodeFileRemover(BitcodePath, CreatedBitcode && !SaveTemps);
 342
 343   if (OutputFile.empty()) OutputFile = OutputPrefix + "-execution-output";
 344
 345   // Check to see if this is a valid output filename...
 346   sys::Path uniqueFile(OutputFile);
 347   if (uniqueFile.makeUnique(true, &ErrMsg)) {
 348     errs() << ToolName << ": Error making unique filename: "
 349            << ErrMsg << "\n";
 350     exit(1);
 351   }
 352   OutputFile = uniqueFile.str();
 353
 354   // Figure out which shared objects to run, if any.
 355   std::vector<std::string> SharedObjs(AdditionalSOs);
 356   if (!SharedObj.empty())
 357     SharedObjs.push_back(SharedObj);
 358
 359   int RetVal = AI->ExecuteProgram(BitcodeFile, InputArgv, InputFile, OutputFile,
 360                                   Error, AdditionalLinkerArgs, SharedObjs,
 361                                   Timeout, MemoryLimit);
 362   if (!Error->empty())
 363     return OutputFile;
 364
 365   if (RetVal == -1) {
 366     errs() << "<timeout>";
 367     static bool FirstTimeout = true;
 368     if (FirstTimeout) {
 369       outs() << "\n"
 370  "*** Program execution timed out!  This mechanism is designed to handle\n"
 371  "    programs stuck in infinite loops gracefully.  The -timeout option\n"
 372  "    can be used to change the timeout threshold or disable it completely\n"
 373  "    (with -timeout=0).  This message is only displayed once.\n";
 374       FirstTimeout = false;
 375     }
 376   }
 377
 378   if (AppendProgramExitCode) {
 379     std::ofstream outFile(OutputFile.c_str(), std::ios_base::app);
 380     outFile << "exit " << RetVal << '\n';
 381     outFile.close();
 382   }
 383
 384   // Return the filename we captured the output to.
 385   return OutputFile;
 386 }
 387
 388 /// executeProgramSafely - Used to create reference output with the "safe"
 389 /// backend, if reference output is not provided.
 390 ///
 391 std::string BugDriver::executeProgramSafely(std::string OutputFile,
 392                                             std::string *Error) {
 393   return executeProgram(OutputFile, "", "", SafeInterpreter, Error);
 394 }
 395
 396 std::string BugDriver::compileSharedObject(const std::string &BitcodeFile,
 397                                            std::string &Error) {
 398   assert(Interpreter && "Interpreter should have been created already!");
 399   sys::Path OutputFile;
 400
 401   // Using the known-good backend.
 402   GCC::FileType FT = SafeInterpreter->OutputCode(BitcodeFile, OutputFile,
 403                                                  Error);
 404   if (!Error.empty())
 405     return "";
 406
 407   std::string SharedObjectFile;
 408   bool Failure = gcc->MakeSharedObject(OutputFile.str(), FT, SharedObjectFile,
 409                                        AdditionalLinkerArgs, Error);
 410   if (!Error.empty())
 411     return "";
 412   if (Failure)
 413     exit(1);
 414
 415   // Remove the intermediate C file
 416   OutputFile.eraseFromDisk();
 417
 418   return "./" + SharedObjectFile;
 419 }
 420
 421 /// createReferenceFile - calls compileProgram and then records the output
 422 /// into ReferenceOutputFile. Returns true if reference file created, false
 423 /// otherwise. Note: initializeExecutionEnvironment should be called BEFORE
 424 /// this function.
 425 ///
 426 bool BugDriver::createReferenceFile(Module *M, const std::string &Filename) {
 427   std::string Error;
 428   compileProgram(Program, &Error);
 429   if (!Error.empty())
 430     return false;
 431
 432   ReferenceOutputFile = executeProgramSafely(Filename, &Error);
 433   if (!Error.empty()) {
 434     errs() << Error;
 435     if (Interpreter != SafeInterpreter) {
 436       errs() << "*** There is a bug running the \"safe\" backend.  Either"
 437              << " debug it (for example with the -run-cbe bugpoint option,"
 438              << " if CBE is being used as the \"safe\" backend), or fix the"
 439              << " error some other way.\n";
 440     }
 441     return false;
 442   }
 443   outs() << "\nReference output is: " << ReferenceOutputFile << "\n\n";
 444   return true;
 445 }
 446
 447 /// diffProgram - This method executes the specified module and diffs the
 448 /// output against the file specified by ReferenceOutputFile.  If the output
 449 /// is different, 1 is returned.  If there is a problem with the code
 450 /// generator (e.g., llc crashes), this will return -1 and set Error.
 451 ///
 452 bool BugDriver::diffProgram(const std::string &BitcodeFile,
 453                             const std::string &SharedObject,
 454                             bool RemoveBitcode,
 455                             std::string *ErrMsg) {
 456   // Execute the program, generating an output file...
 457   sys::Path Output(executeProgram("", BitcodeFile, SharedObject, 0, ErrMsg));
 458   if (!ErrMsg->empty())
 459     return false;
 460
 461   std::string Error;
 462   bool FilesDifferent = false;
 463   if (int Diff = DiffFilesWithTolerance(sys::Path(ReferenceOutputFile),
 464                                         sys::Path(Output.str()),
 465                                         AbsTolerance, RelTolerance, &Error)) {
 466     if (Diff == 2) {
 467       errs() << "While diffing output: " << Error << '\n';
 468       exit(1);
 469     }
 470     FilesDifferent = true;
 471   }
 472   else {
 473     // Remove the generated output if there are no differences.
 474     Output.eraseFromDisk();
 475   }
 476
 477   // Remove the bitcode file if we are supposed to.
 478   if (RemoveBitcode)
 479     sys::Path(BitcodeFile).eraseFromDisk();
 480   return FilesDifferent;
 481 }
 482
 483 bool BugDriver::isExecutingJIT() {
 484   return InterpreterSel == RunJIT;
 485 }
 486