Fix testcase for attribute ordering.
[oota-llvm.git] / docs / TestingGuide.rst
1 =================================
2 LLVM Testing Infrastructure Guide
3 =================================
4
5 .. contents::
6    :local:
7
8 .. toctree::
9    :hidden:
10
11    TestSuiteMakefileGuide
12
13 Overview
14 ========
15
16 This document is the reference manual for the LLVM testing
17 infrastructure. It documents the structure of the LLVM testing
18 infrastructure, the tools needed to use it, and how to add and run
19 tests.
20
21 Requirements
22 ============
23
24 In order to use the LLVM testing infrastructure, you will need all of
25 the software required to build LLVM, as well as
26 `Python <http://python.org>`_ 2.4 or later.
27
28 LLVM testing infrastructure organization
29 ========================================
30
31 The LLVM testing infrastructure contains two major categories of tests:
32 regression tests and whole programs. The regression tests are contained
33 inside the LLVM repository itself under ``llvm/test`` and are expected
34 to always pass -- they should be run before every commit.
35
36 The whole programs tests are referred to as the "LLVM test suite" (or
37 "test-suite") and are in the ``test-suite`` module in subversion. For
38 historical reasons, these tests are also referred to as the "nightly
39 tests" in places, which is less ambiguous than "test-suite" and remains
40 in use although we run them much more often than nightly.
41
42 Regression tests
43 ----------------
44
45 The regression tests are small pieces of code that test a specific
46 feature of LLVM or trigger a specific bug in LLVM. The language they are
47 written in depends on the part of LLVM being tested. These tests are driven by
48 the :doc:`Lit <CommandGuide/lit>` testing tool (which is part of LLVM), and
49 are located in the ``llvm/test`` directory.
50
51 Typically when a bug is found in LLVM, a regression test containing just
52 enough code to reproduce the problem should be written and placed
53 somewhere underneath this directory. For example, it can be a small
54 piece of LLVM IR distilled from an actual application or benchmark.
55
56 ``test-suite``
57 --------------
58
59 The test suite contains whole programs, which are pieces of code which
60 can be compiled and linked into a stand-alone program that can be
61 executed. These programs are generally written in high level languages
62 such as C or C++.
63
64 These programs are compiled using a user specified compiler and set of
65 flags, and then executed to capture the program output and timing
66 information. The output of these programs is compared to a reference
67 output to ensure that the program is being compiled correctly.
68
69 In addition to compiling and executing programs, whole program tests
70 serve as a way of benchmarking LLVM performance, both in terms of the
71 efficiency of the programs generated as well as the speed with which
72 LLVM compiles, optimizes, and generates code.
73
74 The test-suite is located in the ``test-suite`` Subversion module.
75
76 Debugging Information tests
77 ---------------------------
78
79 The test suite contains tests to check quality of debugging information.
80 The test are written in C based languages or in LLVM assembly language.
81
82 These tests are compiled and run under a debugger. The debugger output
83 is checked to validate of debugging information. See README.txt in the
84 test suite for more information . This test suite is located in the
85 ``debuginfo-tests`` Subversion module.
86
87 Quick start
88 ===========
89
90 The tests are located in two separate Subversion modules. The
91 regressions tests are in the main "llvm" module under the directory
92 ``llvm/test`` (so you get these tests for free with the main LLVM tree).
93 Use ``make check-all`` to run the regression tests after building LLVM.
94
95 The more comprehensive test suite that includes whole programs in C and C++
96 is in the ``test-suite`` module. See :ref:`test-suite Quickstart
97 <test-suite-quickstart>` for more information on running these tests.
98
99 Regression tests
100 ----------------
101
102 To run all of the LLVM regression tests, use the master Makefile in the
103 ``llvm/test`` directory. LLVM Makefiles require GNU Make (read the :doc:`LLVM
104 Makefile Guide <MakefileGuide>` for more details):
105
106 .. code-block:: bash
107
108     % make -C llvm/test
109
110 or:
111
112 .. code-block:: bash
113
114     % make check
115
116 If you have `Clang <http://clang.llvm.org/>`_ checked out and built, you
117 can run the LLVM and Clang tests simultaneously using:
118
119 .. code-block:: bash
120
121     % make check-all
122
123 To run the tests with Valgrind (Memcheck by default), just append
124 ``VG=1`` to the commands above, e.g.:
125
126 .. code-block:: bash
127
128     % make check VG=1
129
130 To run individual tests or subsets of tests, you can use the ``llvm-lit``
131 script which is built as part of LLVM. For example, to run the
132 ``Integer/BitPacked.ll`` test by itself you can run:
133
134 .. code-block:: bash
135
136     % llvm-lit ~/llvm/test/Integer/BitPacked.ll 
137
138 or to run all of the ARM CodeGen tests:
139
140 .. code-block:: bash
141
142     % llvm-lit ~/llvm/test/CodeGen/ARM
143
144 For more information on using the :program:`lit` tool, see ``llvm-lit --help``
145 or the :doc:`lit man page <CommandGuide/lit>`.
146
147 Debugging Information tests
148 ---------------------------
149
150 To run debugging information tests simply checkout the tests inside
151 clang/test directory.
152
153 .. code-block:: bash
154
155     % cd clang/test
156     % svn co http://llvm.org/svn/llvm-project/debuginfo-tests/trunk debuginfo-tests
157
158 These tests are already set up to run as part of clang regression tests.
159
160 Regression test structure
161 =========================
162
163 The LLVM regression tests are driven by :program:`lit` and are located in the
164 ``llvm/test`` directory.
165
166 This directory contains a large array of small tests that exercise
167 various features of LLVM and to ensure that regressions do not occur.
168 The directory is broken into several sub-directories, each focused on a
169 particular area of LLVM.
170
171 Writing new regression tests
172 ----------------------------
173
174 The regression test structure is very simple, but does require some
175 information to be set. This information is gathered via ``configure``
176 and is written to a file, ``test/lit.site.cfg`` in the build directory.
177 The ``llvm/test`` Makefile does this work for you.
178
179 In order for the regression tests to work, each directory of tests must
180 have a ``lit.local.cfg`` file. :program:`lit` looks for this file to determine
181 how to run the tests. This file is just Python code and thus is very
182 flexible, but we've standardized it for the LLVM regression tests. If
183 you're adding a directory of tests, just copy ``lit.local.cfg`` from
184 another directory to get running. The standard ``lit.local.cfg`` simply
185 specifies which files to look in for tests. Any directory that contains
186 only directories does not need the ``lit.local.cfg`` file. Read the :doc:`Lit
187 documentation <CommandGuide/lit>` for more information.
188
189 Each test file must contain lines starting with "RUN:" that tell :program:`lit`
190 how to run it. If there are no RUN lines, :program:`lit` will issue an error
191 while running a test.
192
193 RUN lines are specified in the comments of the test program using the
194 keyword ``RUN`` followed by a colon, and lastly the command (pipeline)
195 to execute. Together, these lines form the "script" that :program:`lit`
196 executes to run the test case. The syntax of the RUN lines is similar to a
197 shell's syntax for pipelines including I/O redirection and variable
198 substitution. However, even though these lines may *look* like a shell
199 script, they are not. RUN lines are interpreted by :program:`lit`.
200 Consequently, the syntax differs from shell in a few ways. You can specify
201 as many RUN lines as needed.
202
203 :program:`lit` performs substitution on each RUN line to replace LLVM tool names
204 with the full paths to the executable built for each tool (in
205 ``$(LLVM_OBJ_ROOT)/$(BuildMode)/bin)``. This ensures that :program:`lit` does
206 not invoke any stray LLVM tools in the user's path during testing.
207
208 Each RUN line is executed on its own, distinct from other lines unless
209 its last character is ``\``. This continuation character causes the RUN
210 line to be concatenated with the next one. In this way you can build up
211 long pipelines of commands without making huge line lengths. The lines
212 ending in ``\`` are concatenated until a RUN line that doesn't end in
213 ``\`` is found. This concatenated set of RUN lines then constitutes one
214 execution. :program:`lit` will substitute variables and arrange for the pipeline
215 to be executed. If any process in the pipeline fails, the entire line (and
216 test case) fails too.
217
218 Below is an example of legal RUN lines in a ``.ll`` file:
219
220 .. code-block:: llvm
221
222     ; RUN: llvm-as < %s | llvm-dis > %t1
223     ; RUN: llvm-dis < %s.bc-13 > %t2
224     ; RUN: diff %t1 %t2
225
226 As with a Unix shell, the RUN lines permit pipelines and I/O
227 redirection to be used. However, the usage is slightly different than
228 for Bash. In general, it's useful to read the code of other tests to figure out
229 what you can use in yours. The major differences are:
230
231 -  You can't do ``2>&1``. That will cause :program:`lit` to write to a file
232    named ``&1``. Usually this is done to get stderr to go through a pipe. You
233    can do that with ``|&`` so replace this idiom:
234    ``... 2>&1 | FileCheck`` with ``... |& FileCheck``
235 -  You can only redirect to a file, not to another descriptor and not
236    from a here document.
237
238 There are some quoting rules that you must pay attention to when writing
239 your RUN lines. In general nothing needs to be quoted. :program:`lit` won't
240 strip off any quote characters so they will get passed to the invoked program.
241 To avoid this use curly braces to tell :program:`lit` that it should treat
242 everything enclosed as one value.
243
244 In general, you should strive to keep your RUN lines as simple as possible,
245 using them only to run tools that generate textual output you can then examine.
246 The recommended way to examine output to figure out if the test passes it using
247 the :doc:`FileCheck tool <CommandGuide/FileCheck>`. *[The usage of grep in RUN
248 lines is deprecated - please do not send or commit patches that use it.]*
249
250 Fragile tests
251 -------------
252
253 It is easy to write a fragile test that would fail spuriously if the tool being
254 tested outputs a full path to the input file.  For example, :program:`opt` by
255 default outputs a ``ModuleID``:
256
257 .. code-block:: console
258
259   $ cat example.ll
260   define i32 @main() nounwind {
261       ret i32 0
262   }
263
264   $ opt -S /path/to/example.ll
265   ; ModuleID = '/path/to/example.ll'
266
267   define i32 @main() nounwind {
268       ret i32 0
269   }
270
271 ``ModuleID`` can unexpetedly match against ``CHECK`` lines.  For example:
272
273 .. code-block:: llvm
274
275   ; RUN: opt -S %s | FileCheck
276
277   define i32 @main() nounwind {
278       ; CHECK-NOT: load
279       ret i32 0
280   }
281
282 This test will fail if placed into a ``download`` directory.
283
284 To make your tests robust, always use ``opt ... < %s`` in the RUN line.
285 :program:`opt` does not output a ``ModuleID`` when input comes from stdin.
286
287 Variables and substitutions
288 ---------------------------
289
290 With a RUN line there are a number of substitutions that are permitted.
291 To make a substitution just write the variable's name preceded by a ``$``.
292 Additionally, for compatibility reasons with previous versions of the
293 test library, certain names can be accessed with an alternate syntax: a
294 % prefix. These alternates are deprecated and may go away in a future
295 version.
296
297 Here are the available variable names. The alternate syntax is listed in
298 parentheses.
299
300 ``$test`` (``%s``)
301    The full path to the test case's source. This is suitable for passing on
302    the command line as the input to an LLVM tool.
303
304 ``%(line)``, ``%(line+<number>)``, ``%(line-<number>)``
305    The number of the line where this variable is used, with an optional
306    integer offset. This can be used in tests with multiple RUN lines,
307    which reference test file's line numbers.
308
309 ``$srcdir``
310    The source directory from where the ``make check`` was run.
311
312 ``objdir``
313    The object directory that corresponds to the ``$srcdir``.
314
315 ``subdir``
316    A partial path from the ``test`` directory that contains the
317    sub-directory that contains the test source being executed.
318
319 ``srcroot``
320    The root directory of the LLVM src tree.
321
322 ``objroot``
323    The root directory of the LLVM object tree. This could be the same as
324    the srcroot.
325
326 ``path``
327    The path to the directory that contains the test case source. This is
328    for locating any supporting files that are not generated by the test,
329    but used by the test.
330
331 ``tmp``
332    The path to a temporary file name that could be used for this test case.
333    The file name won't conflict with other test cases. You can append to it
334    if you need multiple temporaries. This is useful as the destination of
335    some redirected output.
336
337 ``target_triplet`` (``%target_triplet``)
338    The target triplet that corresponds to the current host machine (the one
339    running the test cases). This should probably be called "host".
340
341 ``link`` (``%link``)
342    This full link command used to link LLVM executables. This has all the
343    configured ``-I``, ``-L`` and ``-l`` options.
344
345 ``shlibext`` (``%shlibext``)
346    The suffix for the host platforms shared library (DLL) files. This
347    includes the period as the first character.
348
349 To add more variables, look at ``test/lit.cfg``.
350
351 Other Features
352 --------------
353
354 To make RUN line writing easier, there are several helper scripts and programs
355 in the ``llvm/test/Scripts`` directory. This directory is in the PATH
356 when running tests, so you can just call these scripts using their name.
357 For example:
358
359 ``ignore``
360    This script runs its arguments and then always returns 0. This is useful
361    in cases where the test needs to cause a tool to generate an error (e.g.
362    to check the error output). However, any program in a pipeline that
363    returns a non-zero result will cause the test to fail.  This script
364    overcomes that issue and nicely documents that the test case is
365    purposefully ignoring the result code of the tool
366 ``not``
367    This script runs its arguments and then inverts the result code from it.
368    Zero result codes become 1. Non-zero result codes become 0.
369
370 Sometimes it is necessary to mark a test case as "expected fail" or
371 XFAIL. You can easily mark a test as XFAIL just by including ``XFAIL:``
372 on a line near the top of the file. This signals that the test case
373 should succeed if the test fails. Such test cases are counted separately
374 by the testing tool. To specify an expected fail, use the XFAIL keyword
375 in the comments of the test program followed by a colon and one or more
376 failure patterns. Each failure pattern can be either ``*`` (to specify
377 fail everywhere), or a part of a target triple (indicating the test
378 should fail on that platform), or the name of a configurable feature
379 (for example, ``loadable_module``). If there is a match, the test is
380 expected to fail. If not, the test is expected to succeed. To XFAIL
381 everywhere just specify ``XFAIL: *``. Here is an example of an ``XFAIL``
382 line:
383
384 .. code-block:: llvm
385
386     ; XFAIL: darwin,sun
387
388 To make the output more useful, :program:`lit` will scan
389 the lines of the test case for ones that contain a pattern that matches
390 ``PR[0-9]+``. This is the syntax for specifying a PR (Problem Report) number
391 that is related to the test case. The number after "PR" specifies the
392 LLVM bugzilla number. When a PR number is specified, it will be used in
393 the pass/fail reporting. This is useful to quickly get some context when
394 a test fails.
395
396 Finally, any line that contains "END." will cause the special
397 interpretation of lines to terminate. This is generally done right after
398 the last RUN: line. This has two side effects:
399
400 (a) it prevents special interpretation of lines that are part of the test
401     program, not the instructions to the test case, and
402
403 (b) it speeds things up for really big test cases by avoiding
404     interpretation of the remainder of the file.
405
406 ``test-suite`` Overview
407 =======================
408
409 The ``test-suite`` module contains a number of programs that can be
410 compiled and executed. The ``test-suite`` includes reference outputs for
411 all of the programs, so that the output of the executed program can be
412 checked for correctness.
413
414 ``test-suite`` tests are divided into three types of tests: MultiSource,
415 SingleSource, and External.
416
417 -  ``test-suite/SingleSource``
418
419    The SingleSource directory contains test programs that are only a
420    single source file in size. These are usually small benchmark
421    programs or small programs that calculate a particular value. Several
422    such programs are grouped together in each directory.
423
424 -  ``test-suite/MultiSource``
425
426    The MultiSource directory contains subdirectories which contain
427    entire programs with multiple source files. Large benchmarks and
428    whole applications go here.
429
430 -  ``test-suite/External``
431
432    The External directory contains Makefiles for building code that is
433    external to (i.e., not distributed with) LLVM. The most prominent
434    members of this directory are the SPEC 95 and SPEC 2000 benchmark
435    suites. The ``External`` directory does not contain these actual
436    tests, but only the Makefiles that know how to properly compile these
437    programs from somewhere else. When using ``LNT``, use the
438    ``--test-externals`` option to include these tests in the results.
439
440 .. _test-suite-quickstart:
441
442 ``test-suite`` Quickstart
443 -------------------------
444
445 The modern way of running the ``test-suite`` is focused on testing and
446 benchmarking complete compilers using the
447 `LNT <http://llvm.org/docs/lnt>`_ testing infrastructure.
448
449 For more information on using LNT to execute the ``test-suite``, please
450 see the `LNT Quickstart <http://llvm.org/docs/lnt/quickstart.html>`_
451 documentation.
452
453 ``test-suite`` Makefiles
454 ------------------------
455
456 Historically, the ``test-suite`` was executed using a complicated setup
457 of Makefiles. The LNT based approach above is recommended for most
458 users, but there are some testing scenarios which are not supported by
459 the LNT approach. In addition, LNT currently uses the Makefile setup
460 under the covers and so developers who are interested in how LNT works
461 under the hood may want to understand the Makefile based setup.
462
463 For more information on the ``test-suite`` Makefile setup, please see
464 the :doc:`Test Suite Makefile Guide <TestSuiteMakefileGuide>`.