All FileCheck directives allow patterns.
[oota-llvm.git] / docs / CommandGuide / FileCheck.rst
1 FileCheck - Flexible pattern matching file verifier
2 ===================================================
3
4 SYNOPSIS
5 --------
6
7 :program:`FileCheck` *match-filename* [*--check-prefix=XXX*] [*--strict-whitespace*]
8
9 DESCRIPTION
10 -----------
11
12 :program:`FileCheck` reads two files (one from standard input, and one
13 specified on the command line) and uses one to verify the other.  This
14 behavior is particularly useful for the testsuite, which wants to verify that
15 the output of some tool (e.g. :program:`llc`) contains the expected information
16 (for example, a movsd from esp or whatever is interesting).  This is similar to
17 using :program:`grep`, but it is optimized for matching multiple different
18 inputs in one file in a specific order.
19
20 The ``match-filename`` file specifies the file that contains the patterns to
21 match.  The file to verify is read from standard input unless the
22 :option:`--input-file` option is used.
23
24 OPTIONS
25 -------
26
27 .. option:: -help
28
29  Print a summary of command line options.
30
31 .. option:: --check-prefix prefix
32
33  FileCheck searches the contents of ``match-filename`` for patterns to
34  match.  By default, these patterns are prefixed with "``CHECK:``".
35  If you'd like to use a different prefix (e.g. because the same input
36  file is checking multiple different tool or options), the
37  :option:`--check-prefix` argument allows you to specify one or more
38  prefixes to match. Multiple prefixes are useful for tests which might
39  change for different run options, but most lines remain the same.
40
41 .. option:: --input-file filename
42
43   File to check (defaults to stdin).
44
45 .. option:: --strict-whitespace
46
47  By default, FileCheck canonicalizes input horizontal whitespace (spaces and
48  tabs) which causes it to ignore these differences (a space will match a tab).
49  The :option:`--strict-whitespace` argument disables this behavior. End-of-line
50  sequences are canonicalized to UNIX-style ``\n`` in all modes.
51
52 .. option:: --implicit-check-not check-pattern
53
54   Adds implicit negative checks for the specified patterns between positive
55   checks. The option allows writing stricter tests without stuffing them with
56   ``CHECK-NOT``\ s.
57
58   For example, "``--implicit-check-not warning:``" can be useful when testing
59   diagnostic messages from tools that don't have an option similar to ``clang
60   -verify``. With this option FileCheck will verify that input does not contain
61   warnings not covered by any ``CHECK:`` patterns.
62
63 .. option:: -version
64
65  Show the version number of this program.
66
67 EXIT STATUS
68 -----------
69
70 If :program:`FileCheck` verifies that the file matches the expected contents,
71 it exits with 0.  Otherwise, if not, or if an error occurs, it will exit with a
72 non-zero value.
73
74 TUTORIAL
75 --------
76
77 FileCheck is typically used from LLVM regression tests, being invoked on the RUN
78 line of the test.  A simple example of using FileCheck from a RUN line looks
79 like this:
80
81 .. code-block:: llvm
82
83    ; RUN: llvm-as < %s | llc -march=x86-64 | FileCheck %s
84
85 This syntax says to pipe the current file ("``%s``") into ``llvm-as``, pipe
86 that into ``llc``, then pipe the output of ``llc`` into ``FileCheck``.  This
87 means that FileCheck will be verifying its standard input (the llc output)
88 against the filename argument specified (the original ``.ll`` file specified by
89 "``%s``").  To see how this works, let's look at the rest of the ``.ll`` file
90 (after the RUN line):
91
92 .. code-block:: llvm
93
94    define void @sub1(i32* %p, i32 %v) {
95    entry:
96    ; CHECK: sub1:
97    ; CHECK: subl
98            %0 = tail call i32 @llvm.atomic.load.sub.i32.p0i32(i32* %p, i32 %v)
99            ret void
100    }
101
102    define void @inc4(i64* %p) {
103    entry:
104    ; CHECK: inc4:
105    ; CHECK: incq
106            %0 = tail call i64 @llvm.atomic.load.add.i64.p0i64(i64* %p, i64 1)
107            ret void
108    }
109
110 Here you can see some "``CHECK:``" lines specified in comments.  Now you can
111 see how the file is piped into ``llvm-as``, then ``llc``, and the machine code
112 output is what we are verifying.  FileCheck checks the machine code output to
113 verify that it matches what the "``CHECK:``" lines specify.
114
115 The syntax of the "``CHECK:``" lines is very simple: they are fixed strings that
116 must occur in order.  FileCheck defaults to ignoring horizontal whitespace
117 differences (e.g. a space is allowed to match a tab) but otherwise, the contents
118 of the "``CHECK:``" line is required to match some thing in the test file exactly.
119
120 One nice thing about FileCheck (compared to grep) is that it allows merging
121 test cases together into logical groups.  For example, because the test above
122 is checking for the "``sub1:``" and "``inc4:``" labels, it will not match
123 unless there is a "``subl``" in between those labels.  If it existed somewhere
124 else in the file, that would not count: "``grep subl``" matches if "``subl``"
125 exists anywhere in the file.
126
127 The FileCheck -check-prefix option
128 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
129
130 The FileCheck :option:`-check-prefix` option allows multiple test
131 configurations to be driven from one `.ll` file.  This is useful in many
132 circumstances, for example, testing different architectural variants with
133 :program:`llc`.  Here's a simple example:
134
135 .. code-block:: llvm
136
137    ; RUN: llvm-as < %s | llc -mtriple=i686-apple-darwin9 -mattr=sse41 \
138    ; RUN:              | FileCheck %s -check-prefix=X32
139    ; RUN: llvm-as < %s | llc -mtriple=x86_64-apple-darwin9 -mattr=sse41 \
140    ; RUN:              | FileCheck %s -check-prefix=X64
141
142    define <4 x i32> @pinsrd_1(i32 %s, <4 x i32> %tmp) nounwind {
143            %tmp1 = insertelement <4 x i32>; %tmp, i32 %s, i32 1
144            ret <4 x i32> %tmp1
145    ; X32: pinsrd_1:
146    ; X32:    pinsrd $1, 4(%esp), %xmm0
147
148    ; X64: pinsrd_1:
149    ; X64:    pinsrd $1, %edi, %xmm0
150    }
151
152 In this case, we're testing that we get the expected code generation with
153 both 32-bit and 64-bit code generation.
154
155 The "CHECK-NEXT:" directive
156 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
157
158 Sometimes you want to match lines and would like to verify that matches
159 happen on exactly consecutive lines with no other lines in between them.  In
160 this case, you can use "``CHECK:``" and "``CHECK-NEXT:``" directives to specify
161 this.  If you specified a custom check prefix, just use "``<PREFIX>-NEXT:``".
162 For example, something like this works as you'd expect:
163
164 .. code-block:: llvm
165
166    define void @t2(<2 x double>* %r, <2 x double>* %A, double %B) {
167         %tmp3 = load <2 x double>* %A, align 16
168         %tmp7 = insertelement <2 x double> undef, double %B, i32 0
169         %tmp9 = shufflevector <2 x double> %tmp3,
170                                <2 x double> %tmp7,
171                                <2 x i32> < i32 0, i32 2 >
172         store <2 x double> %tmp9, <2 x double>* %r, align 16
173         ret void
174
175    ; CHECK:          t2:
176    ; CHECK:             movl    8(%esp), %eax
177    ; CHECK-NEXT:        movapd  (%eax), %xmm0
178    ; CHECK-NEXT:        movhpd  12(%esp), %xmm0
179    ; CHECK-NEXT:        movl    4(%esp), %eax
180    ; CHECK-NEXT:        movapd  %xmm0, (%eax)
181    ; CHECK-NEXT:        ret
182    }
183
184 "``CHECK-NEXT:``" directives reject the input unless there is exactly one
185 newline between it and the previous directive.  A "``CHECK-NEXT:``" cannot be
186 the first directive in a file.
187
188 The "CHECK-SAME:" directive
189 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
190
191 Sometimes you want to match lines and would like to verify that matches happen
192 on the same line as the previous match.  In this case, you can use "``CHECK:``"
193 and "``CHECK-SAME:``" directives to specify this.  If you specified a custom
194 check prefix, just use "``<PREFIX>-SAME:``".
195
196 "``CHECK-SAME:``" is particularly powerful in conjunction with "``CHECK-NOT:``"
197 (described below).
198
199 For example, the following works like you'd expect:
200
201 .. code-block:: llvm
202
203    !0 = !MDLocation(line: 5, scope: !1, inlinedAt: !2)
204
205    ; CHECK:       !MDLocation(line: 5,
206    ; CHECK-NOT:               column:
207    ; CHECK-SAME:              scope: ![[SCOPE:[0-9]+]]
208
209 "``CHECK-SAME:``" directives reject the input if there are any newlines between
210 it and the previous directive.  A "``CHECK-SAME:``" cannot be the first
211 directive in a file.
212
213 The "CHECK-NOT:" directive
214 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
215
216 The "``CHECK-NOT:``" directive is used to verify that a string doesn't occur
217 between two matches (or before the first match, or after the last match).  For
218 example, to verify that a load is removed by a transformation, a test like this
219 can be used:
220
221 .. code-block:: llvm
222
223    define i8 @coerce_offset0(i32 %V, i32* %P) {
224      store i32 %V, i32* %P
225
226      %P2 = bitcast i32* %P to i8*
227      %P3 = getelementptr i8* %P2, i32 2
228
229      %A = load i8* %P3
230      ret i8 %A
231    ; CHECK: @coerce_offset0
232    ; CHECK-NOT: load
233    ; CHECK: ret i8
234    }
235
236 The "CHECK-DAG:" directive
237 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
238
239 If it's necessary to match strings that don't occur in a strictly sequential
240 order, "``CHECK-DAG:``" could be used to verify them between two matches (or
241 before the first match, or after the last match). For example, clang emits
242 vtable globals in reverse order. Using ``CHECK-DAG:``, we can keep the checks
243 in the natural order:
244
245 .. code-block:: c++
246
247     // RUN: %clang_cc1 %s -emit-llvm -o - | FileCheck %s
248
249     struct Foo { virtual void method(); };
250     Foo f;  // emit vtable
251     // CHECK-DAG: @_ZTV3Foo =
252
253     struct Bar { virtual void method(); };
254     Bar b;
255     // CHECK-DAG: @_ZTV3Bar =
256
257 ``CHECK-NOT:`` directives could be mixed with ``CHECK-DAG:`` directives to
258 exclude strings between the surrounding ``CHECK-DAG:`` directives. As a result,
259 the surrounding ``CHECK-DAG:`` directives cannot be reordered, i.e. all
260 occurrences matching ``CHECK-DAG:`` before ``CHECK-NOT:`` must not fall behind
261 occurrences matching ``CHECK-DAG:`` after ``CHECK-NOT:``. For example,
262
263 .. code-block:: llvm
264
265    ; CHECK-DAG: BEFORE
266    ; CHECK-NOT: NOT
267    ; CHECK-DAG: AFTER
268
269 This case will reject input strings where ``BEFORE`` occurs after ``AFTER``.
270
271 With captured variables, ``CHECK-DAG:`` is able to match valid topological
272 orderings of a DAG with edges from the definition of a variable to its use.
273 It's useful, e.g., when your test cases need to match different output
274 sequences from the instruction scheduler. For example,
275
276 .. code-block:: llvm
277
278    ; CHECK-DAG: add [[REG1:r[0-9]+]], r1, r2
279    ; CHECK-DAG: add [[REG2:r[0-9]+]], r3, r4
280    ; CHECK:     mul r5, [[REG1]], [[REG2]]
281
282 In this case, any order of that two ``add`` instructions will be allowed.
283
284 If you are defining `and` using variables in the same ``CHECK-DAG:`` block,
285 be aware that the definition rule can match `after` its use.
286
287 So, for instance, the code below will pass:
288
289 .. code-block:: llvm
290
291   ; CHECK-DAG: vmov.32 [[REG2:d[0-9]+]][0]
292   ; CHECK-DAG: vmov.32 [[REG2]][1]
293   vmov.32 d0[1]
294   vmov.32 d0[0]
295
296 While this other code, will not:
297
298 .. code-block:: llvm
299
300   ; CHECK-DAG: vmov.32 [[REG2:d[0-9]+]][0]
301   ; CHECK-DAG: vmov.32 [[REG2]][1]
302   vmov.32 d1[1]
303   vmov.32 d0[0]
304
305 While this can be very useful, it's also dangerous, because in the case of
306 register sequence, you must have a strong order (read before write, copy before
307 use, etc). If the definition your test is looking for doesn't match (because
308 of a bug in the compiler), it may match further away from the use, and mask
309 real bugs away.
310
311 In those cases, to enforce the order, use a non-DAG directive between DAG-blocks.
312
313 The "CHECK-LABEL:" directive
314 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
315
316 Sometimes in a file containing multiple tests divided into logical blocks, one
317 or more ``CHECK:`` directives may inadvertently succeed by matching lines in a
318 later block. While an error will usually eventually be generated, the check
319 flagged as causing the error may not actually bear any relationship to the
320 actual source of the problem.
321
322 In order to produce better error messages in these cases, the "``CHECK-LABEL:``"
323 directive can be used. It is treated identically to a normal ``CHECK``
324 directive except that FileCheck makes an additional assumption that a line
325 matched by the directive cannot also be matched by any other check present in
326 ``match-filename``; this is intended to be used for lines containing labels or
327 other unique identifiers. Conceptually, the presence of ``CHECK-LABEL`` divides
328 the input stream into separate blocks, each of which is processed independently,
329 preventing a ``CHECK:`` directive in one block matching a line in another block.
330 For example,
331
332 .. code-block:: llvm
333
334   define %struct.C* @C_ctor_base(%struct.C* %this, i32 %x) {
335   entry:
336   ; CHECK-LABEL: C_ctor_base:
337   ; CHECK: mov [[SAVETHIS:r[0-9]+]], r0
338   ; CHECK: bl A_ctor_base
339   ; CHECK: mov r0, [[SAVETHIS]]
340     %0 = bitcast %struct.C* %this to %struct.A*
341     %call = tail call %struct.A* @A_ctor_base(%struct.A* %0)
342     %1 = bitcast %struct.C* %this to %struct.B*
343     %call2 = tail call %struct.B* @B_ctor_base(%struct.B* %1, i32 %x)
344     ret %struct.C* %this
345   }
346
347   define %struct.D* @D_ctor_base(%struct.D* %this, i32 %x) {
348   entry:
349   ; CHECK-LABEL: D_ctor_base:
350
351 The use of ``CHECK-LABEL:`` directives in this case ensures that the three
352 ``CHECK:`` directives only accept lines corresponding to the body of the
353 ``@C_ctor_base`` function, even if the patterns match lines found later in
354 the file. Furthermore, if one of these three ``CHECK:`` directives fail,
355 FileCheck will recover by continuing to the next block, allowing multiple test
356 failures to be detected in a single invocation.
357
358 There is no requirement that ``CHECK-LABEL:`` directives contain strings that
359 correspond to actual syntactic labels in a source or output language: they must
360 simply uniquely match a single line in the file being verified.
361
362 ``CHECK-LABEL:`` directives cannot contain variable definitions or uses.
363
364 FileCheck Pattern Matching Syntax
365 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
366
367 All FileCheck directives take a pattern to match.
368 For most uses of FileCheck, fixed string matching is perfectly sufficient.  For
369 some things, a more flexible form of matching is desired.  To support this,
370 FileCheck allows you to specify regular expressions in matching strings,
371 surrounded by double braces: ``{{yourregex}}``.  Because we want to use fixed
372 string matching for a majority of what we do, FileCheck has been designed to
373 support mixing and matching fixed string matching with regular expressions.
374 This allows you to write things like this:
375
376 .. code-block:: llvm
377
378    ; CHECK: movhpd      {{[0-9]+}}(%esp), {{%xmm[0-7]}}
379
380 In this case, any offset from the ESP register will be allowed, and any xmm
381 register will be allowed.
382
383 Because regular expressions are enclosed with double braces, they are
384 visually distinct, and you don't need to use escape characters within the double
385 braces like you would in C.  In the rare case that you want to match double
386 braces explicitly from the input, you can use something ugly like
387 ``{{[{][{]}}`` as your pattern.
388
389 FileCheck Variables
390 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
391
392 It is often useful to match a pattern and then verify that it occurs again
393 later in the file.  For codegen tests, this can be useful to allow any register,
394 but verify that that register is used consistently later.  To do this,
395 :program:`FileCheck` allows named variables to be defined and substituted into
396 patterns.  Here is a simple example:
397
398 .. code-block:: llvm
399
400    ; CHECK: test5:
401    ; CHECK:    notw     [[REGISTER:%[a-z]+]]
402    ; CHECK:    andw     {{.*}}[[REGISTER]]
403
404 The first check line matches a regex ``%[a-z]+`` and captures it into the
405 variable ``REGISTER``.  The second line verifies that whatever is in
406 ``REGISTER`` occurs later in the file after an "``andw``".  :program:`FileCheck`
407 variable references are always contained in ``[[ ]]`` pairs, and their names can
408 be formed with the regex ``[a-zA-Z][a-zA-Z0-9]*``.  If a colon follows the name,
409 then it is a definition of the variable; otherwise, it is a use.
410
411 :program:`FileCheck` variables can be defined multiple times, and uses always
412 get the latest value.  Variables can also be used later on the same line they
413 were defined on. For example:
414
415 .. code-block:: llvm
416
417     ; CHECK: op [[REG:r[0-9]+]], [[REG]]
418
419 Can be useful if you want the operands of ``op`` to be the same register,
420 and don't care exactly which register it is.
421
422 FileCheck Expressions
423 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
424
425 Sometimes there's a need to verify output which refers line numbers of the
426 match file, e.g. when testing compiler diagnostics.  This introduces a certain
427 fragility of the match file structure, as "``CHECK:``" lines contain absolute
428 line numbers in the same file, which have to be updated whenever line numbers
429 change due to text addition or deletion.
430
431 To support this case, FileCheck allows using ``[[@LINE]]``,
432 ``[[@LINE+<offset>]]``, ``[[@LINE-<offset>]]`` expressions in patterns. These
433 expressions expand to a number of the line where a pattern is located (with an
434 optional integer offset).
435
436 This way match patterns can be put near the relevant test lines and include
437 relative line number references, for example:
438
439 .. code-block:: c++
440
441    // CHECK: test.cpp:[[@LINE+4]]:6: error: expected ';' after top level declarator
442    // CHECK-NEXT: {{^int a}}
443    // CHECK-NEXT: {{^     \^}}
444    // CHECK-NEXT: {{^     ;}}
445    int a
446