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::opt<std::string>
 122   GCCBinary("gcc", cl::init("gcc"),
 123               cl::desc("The gcc binary to use. (default 'gcc')"));
 124
 125   cl::list<std::string>
 126   GCCToolArgv("gcc-tool-args", cl::Positional,
 127               cl::desc("<gcc-tool arguments>..."),
 128               cl::ZeroOrMore, cl::PositionalEatsArgs);
 129 }
 130
 131 //===----------------------------------------------------------------------===//
 132 // BugDriver method implementation
 133 //
 134
 135 /// initializeExecutionEnvironment - This method is used to set up the
 136 /// environment for executing LLVM programs.
 137 ///
 138 bool BugDriver::initializeExecutionEnvironment() {
 139   outs() << "Initializing execution environment: ";
 140
 141   // Create an instance of the AbstractInterpreter interface as specified on
 142   // the command line
 143   SafeInterpreter = 0;
 144   std::string Message;
 145
 146   switch (InterpreterSel) {
 147   case AutoPick:
 148     InterpreterSel = RunCBE;
 149     Interpreter =
 150       AbstractInterpreter::createCBE(getToolName(), Message, GCCBinary,
 151                                      &ToolArgv, &GCCToolArgv);
 152     if (!Interpreter) {
 153       InterpreterSel = RunJIT;
 154       Interpreter = AbstractInterpreter::createJIT(getToolName(), Message,
 155                                                    &ToolArgv);
 156     }
 157     if (!Interpreter) {
 158       InterpreterSel = RunLLC;
 159       Interpreter = AbstractInterpreter::createLLC(getToolName(), Message,
 160                                                    GCCBinary, &ToolArgv,
 161                                                    &GCCToolArgv);
 162     }
 163     if (!Interpreter) {
 164       InterpreterSel = RunLLI;
 165       Interpreter = AbstractInterpreter::createLLI(getToolName(), Message,
 166                                                    &ToolArgv);
 167     }
 168     if (!Interpreter) {
 169       InterpreterSel = AutoPick;
 170       Message = "Sorry, I can't automatically select an interpreter!\n";
 171     }
 172     break;
 173   case RunLLI:
 174     Interpreter = AbstractInterpreter::createLLI(getToolName(), Message,
 175                                                  &ToolArgv);
 176     break;
 177   case RunLLC:
 178   case RunLLCIA:
 179   case LLC_Safe:
 180     Interpreter = AbstractInterpreter::createLLC(getToolName(), Message,
 181                                                  GCCBinary, &ToolArgv,
 182                                                  &GCCToolArgv,
 183                                                  InterpreterSel == RunLLCIA);
 184     break;
 185   case RunJIT:
 186     Interpreter = AbstractInterpreter::createJIT(getToolName(), Message,
 187                                                  &ToolArgv);
 188     break;
 189   case RunCBE:
 190   case CBE_bug:
 191     Interpreter = AbstractInterpreter::createCBE(getToolName(), Message,
 192                                                  GCCBinary, &ToolArgv,
 193                                                  &GCCToolArgv);
 194     break;
 195   case Custom:
 196     Interpreter = AbstractInterpreter::createCustom(Message, CustomExecCommand);
 197     break;
 198   default:
 199     Message = "Sorry, this back-end is not supported by bugpoint right now!\n";
 200     break;
 201   }
 202   if (!Interpreter)
 203     errs() << Message;
 204   else // Display informational messages on stdout instead of stderr
 205     outs() << Message;
 206
 207   std::string Path = SafeInterpreterPath;
 208   if (Path.empty())
 209     Path = getToolName();
 210   std::vector<std::string> SafeToolArgs = SafeToolArgv;
 211   switch (SafeInterpreterSel) {
 212   case AutoPick:
 213     // In "cbe-bug" mode, default to using LLC as the "safe" backend.
 214     if (!SafeInterpreter &&
 215         InterpreterSel == CBE_bug) {
 216       SafeInterpreterSel = RunLLC;
 217       SafeToolArgs.push_back("--relocation-model=pic");
 218       SafeInterpreter = AbstractInterpreter::createLLC(Path.c_str(), Message,
 219                                                        GCCBinary,
 220                                                        &SafeToolArgs,
 221                                                        &GCCToolArgv);
 222     }
 223
 224     // In "llc-safe" mode, default to using LLC as the "safe" backend.
 225     if (!SafeInterpreter &&
 226         InterpreterSel == LLC_Safe) {
 227       SafeInterpreterSel = RunLLC;
 228       SafeToolArgs.push_back("--relocation-model=pic");
 229       SafeInterpreter = AbstractInterpreter::createLLC(Path.c_str(), Message,
 230                                                        GCCBinary,
 231                                                        &SafeToolArgs,
 232                                                        &GCCToolArgv);
 233     }
 234
 235     // Pick a backend that's different from the test backend. The JIT and
 236     // LLC backends share a lot of code, so prefer to use the CBE as the
 237     // safe back-end when testing them.
 238     if (!SafeInterpreter &&
 239         InterpreterSel != RunCBE) {
 240       SafeInterpreterSel = RunCBE;
 241       SafeInterpreter = AbstractInterpreter::createCBE(Path.c_str(), Message,
 242                                                        GCCBinary,
 243                                                        &SafeToolArgs,
 244                                                        &GCCToolArgv);
 245     }
 246     if (!SafeInterpreter &&
 247         InterpreterSel != RunLLC &&
 248         InterpreterSel != RunJIT) {
 249       SafeInterpreterSel = RunLLC;
 250       SafeToolArgs.push_back("--relocation-model=pic");
 251       SafeInterpreter = AbstractInterpreter::createLLC(Path.c_str(), Message,
 252                                                        GCCBinary,
 253                                                        &SafeToolArgs,
 254                                                        &GCCToolArgv);
 255     }
 256     if (!SafeInterpreter) {
 257       SafeInterpreterSel = AutoPick;
 258       Message = "Sorry, I can't automatically select an interpreter!\n";
 259     }
 260     break;
 261   case RunLLC:
 262   case RunLLCIA:
 263     SafeToolArgs.push_back("--relocation-model=pic");
 264     SafeInterpreter = AbstractInterpreter::createLLC(Path.c_str(), Message,
 265                                                      GCCBinary, &SafeToolArgs,
 266                                                      &GCCToolArgv,
 267                                                 SafeInterpreterSel == RunLLCIA);
 268     break;
 269   case RunCBE:
 270     SafeInterpreter = AbstractInterpreter::createCBE(Path.c_str(), Message,
 271                                                      GCCBinary, &SafeToolArgs,
 272                                                      &GCCToolArgv);
 273     break;
 274   case Custom:
 275     SafeInterpreter = AbstractInterpreter::createCustom(Message,
 276                                                         CustomExecCommand);
 277     break;
 278   default:
 279     Message = "Sorry, this back-end is not supported by bugpoint as the "
 280               "\"safe\" backend right now!\n";
 281     break;
 282   }
 283   if (!SafeInterpreter) { outs() << Message << "\nExiting.\n"; exit(1); }
 284
 285   gcc = GCC::create(Message, GCCBinary, &GCCToolArgv);
 286   if (!gcc) { outs() << Message << "\nExiting.\n"; exit(1); }
 287
 288   // If there was an error creating the selected interpreter, quit with error.
 289   return Interpreter == 0;
 290 }
 291
 292 /// compileProgram - Try to compile the specified module, returning false and
 293 /// setting Error if an error occurs.  This is used for code generation
 294 /// crash testing.
 295 ///
 296 void BugDriver::compileProgram(Module *M, std::string *Error) {
 297   // Emit the program to a bitcode file...
 298   sys::Path BitcodeFile (OutputPrefix + "-test-program.bc");
 299   std::string ErrMsg;
 300   if (BitcodeFile.makeUnique(true, &ErrMsg)) {
 301     errs() << ToolName << ": Error making unique filename: " << ErrMsg
 302            << "\n";
 303     exit(1);
 304   }
 305   if (writeProgramToFile(BitcodeFile.str(), M)) {
 306     errs() << ToolName << ": Error emitting bitcode to file '"
 307            << BitcodeFile.str() << "'!\n";
 308     exit(1);
 309   }
 310
 311   // Remove the temporary bitcode file when we are done.
 312   FileRemover BitcodeFileRemover(BitcodeFile, !SaveTemps);
 313
 314   // Actually compile the program!
 315   Interpreter->compileProgram(BitcodeFile.str(), Error);
 316 }
 317
 318
 319 /// executeProgram - This method runs "Program", capturing the output of the
 320 /// program to a file, returning the filename of the file.  A recommended
 321 /// filename may be optionally specified.
 322 ///
 323 std::string BugDriver::executeProgram(std::string OutputFile,
 324                                       std::string BitcodeFile,
 325                                       const std::string &SharedObj,
 326                                       AbstractInterpreter *AI,
 327                                       std::string *Error) {
 328   if (AI == 0) AI = Interpreter;
 329   assert(AI && "Interpreter should have been created already!");
 330   bool CreatedBitcode = false;
 331   std::string ErrMsg;
 332   if (BitcodeFile.empty()) {
 333     // Emit the program to a bitcode file...
 334     sys::Path uniqueFilename(OutputPrefix + "-test-program.bc");
 335     if (uniqueFilename.makeUnique(true, &ErrMsg)) {
 336       errs() << ToolName << ": Error making unique filename: "
 337              << ErrMsg << "!\n";
 338       exit(1);
 339     }
 340     BitcodeFile = uniqueFilename.str();
 341
 342     if (writeProgramToFile(BitcodeFile, Program)) {
 343       errs() << ToolName << ": Error emitting bitcode to file '"
 344              << BitcodeFile << "'!\n";
 345       exit(1);
 346     }
 347     CreatedBitcode = true;
 348   }
 349
 350   // Remove the temporary bitcode file when we are done.
 351   sys::Path BitcodePath(BitcodeFile);
 352   FileRemover BitcodeFileRemover(BitcodePath, CreatedBitcode && !SaveTemps);
 353
 354   if (OutputFile.empty()) OutputFile = OutputPrefix + "-execution-output";
 355
 356   // Check to see if this is a valid output filename...
 357   sys::Path uniqueFile(OutputFile);
 358   if (uniqueFile.makeUnique(true, &ErrMsg)) {
 359     errs() << ToolName << ": Error making unique filename: "
 360            << ErrMsg << "\n";
 361     exit(1);
 362   }
 363   OutputFile = uniqueFile.str();
 364
 365   // Figure out which shared objects to run, if any.
 366   std::vector<std::string> SharedObjs(AdditionalSOs);
 367   if (!SharedObj.empty())
 368     SharedObjs.push_back(SharedObj);
 369
 370   int RetVal = AI->ExecuteProgram(BitcodeFile, InputArgv, InputFile, OutputFile,
 371                                   Error, AdditionalLinkerArgs, SharedObjs,
 372                                   Timeout, MemoryLimit);
 373   if (!Error->empty())
 374     return OutputFile;
 375
 376   if (RetVal == -1) {
 377     errs() << "<timeout>";
 378     static bool FirstTimeout = true;
 379     if (FirstTimeout) {
 380       outs() << "\n"
 381  "*** Program execution timed out!  This mechanism is designed to handle\n"
 382  "    programs stuck in infinite loops gracefully.  The -timeout option\n"
 383  "    can be used to change the timeout threshold or disable it completely\n"
 384  "    (with -timeout=0).  This message is only displayed once.\n";
 385       FirstTimeout = false;
 386     }
 387   }
 388
 389   if (AppendProgramExitCode) {
 390     std::ofstream outFile(OutputFile.c_str(), std::ios_base::app);
 391     outFile << "exit " << RetVal << '\n';
 392     outFile.close();
 393   }
 394
 395   // Return the filename we captured the output to.
 396   return OutputFile;
 397 }
 398
 399 /// executeProgramSafely - Used to create reference output with the "safe"
 400 /// backend, if reference output is not provided.
 401 ///
 402 std::string BugDriver::executeProgramSafely(std::string OutputFile,
 403                                             std::string *Error) {
 404   return executeProgram(OutputFile, "", "", SafeInterpreter, Error);
 405 }
 406
 407 std::string BugDriver::compileSharedObject(const std::string &BitcodeFile,
 408                                            std::string &Error) {
 409   assert(Interpreter && "Interpreter should have been created already!");
 410   sys::Path OutputFile;
 411
 412   // Using the known-good backend.
 413   GCC::FileType FT = SafeInterpreter->OutputCode(BitcodeFile, OutputFile,
 414                                                  Error);
 415   if (!Error.empty())
 416     return "";
 417
 418   std::string SharedObjectFile;
 419   bool Failure = gcc->MakeSharedObject(OutputFile.str(), FT, SharedObjectFile,
 420                                        AdditionalLinkerArgs, Error);
 421   if (!Error.empty())
 422     return "";
 423   if (Failure)
 424     exit(1);
 425
 426   // Remove the intermediate C file
 427   OutputFile.eraseFromDisk();
 428
 429   return "./" + SharedObjectFile;
 430 }
 431
 432 /// createReferenceFile - calls compileProgram and then records the output
 433 /// into ReferenceOutputFile. Returns true if reference file created, false
 434 /// otherwise. Note: initializeExecutionEnvironment should be called BEFORE
 435 /// this function.
 436 ///
 437 bool BugDriver::createReferenceFile(Module *M, const std::string &Filename) {
 438   std::string Error;
 439   compileProgram(Program, &Error);
 440   if (!Error.empty())
 441     return false;
 442
 443   ReferenceOutputFile = executeProgramSafely(Filename, &Error);
 444   if (!Error.empty()) {
 445     errs() << Error;
 446     if (Interpreter != SafeInterpreter) {
 447       errs() << "*** There is a bug running the \"safe\" backend.  Either"
 448              << " debug it (for example with the -run-cbe bugpoint option,"
 449              << " if CBE is being used as the \"safe\" backend), or fix the"
 450              << " error some other way.\n";
 451     }
 452     return false;
 453   }
 454   outs() << "\nReference output is: " << ReferenceOutputFile << "\n\n";
 455   return true;
 456 }
 457
 458 /// diffProgram - This method executes the specified module and diffs the
 459 /// output against the file specified by ReferenceOutputFile.  If the output
 460 /// is different, 1 is returned.  If there is a problem with the code
 461 /// generator (e.g., llc crashes), this will return -1 and set Error.
 462 ///
 463 bool BugDriver::diffProgram(const std::string &BitcodeFile,
 464                             const std::string &SharedObject,
 465                             bool RemoveBitcode,
 466                             std::string *ErrMsg) {
 467   // Execute the program, generating an output file...
 468   sys::Path Output(executeProgram("", BitcodeFile, SharedObject, 0, ErrMsg));
 469   if (!ErrMsg->empty())
 470     return false;
 471
 472   std::string Error;
 473   bool FilesDifferent = false;
 474   if (int Diff = DiffFilesWithTolerance(sys::Path(ReferenceOutputFile),
 475                                         sys::Path(Output.str()),
 476                                         AbsTolerance, RelTolerance, &Error)) {
 477     if (Diff == 2) {
 478       errs() << "While diffing output: " << Error << '\n';
 479       exit(1);
 480     }
 481     FilesDifferent = true;
 482   }
 483   else {
 484     // Remove the generated output if there are no differences.
 485     Output.eraseFromDisk();
 486   }
 487
 488   // Remove the bitcode file if we are supposed to.
 489   if (RemoveBitcode)
 490     sys::Path(BitcodeFile).eraseFromDisk();
 491   return FilesDifferent;
 492 }
 493
 494 bool BugDriver::isExecutingJIT() {
 495   return InterpreterSel == RunJIT;
 496 }
 497