tools/bugpoint/Miscompilation.cpp

   1 //===- Miscompilation.cpp - Debug program miscompilations -----------------===//
   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 implements optimizer and code generation miscompilation debugging
  11 // support.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "BugDriver.h"
  16 #include "ListReducer.h"
  17 #include "ToolRunner.h"
  18 #include "llvm/Config/config.h"   // for HAVE_LINK_R
  19 #include "llvm/IR/Constants.h"
  20 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
  21 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  22 #include "llvm/IR/Module.h"
  23 #include "llvm/IR/Verifier.h"
  24 #include "llvm/Linker/Linker.h"
  25 #include "llvm/Pass.h"
  26 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  27 #include "llvm/Support/FileUtilities.h"
  28 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
  29 using namespace llvm;
  30
  31 namespace llvm {
  32   extern cl::opt<std::string> OutputPrefix;
  33   extern cl::list<std::string> InputArgv;
  34 }
  35
  36 namespace {
  37   static llvm::cl::opt<bool>
  38     DisableLoopExtraction("disable-loop-extraction",
  39         cl::desc("Don't extract loops when searching for miscompilations"),
  40         cl::init(false));
  41   static llvm::cl::opt<bool>
  42     DisableBlockExtraction("disable-block-extraction",
  43         cl::desc("Don't extract blocks when searching for miscompilations"),
  44         cl::init(false));
  45
  46   class ReduceMiscompilingPasses : public ListReducer<std::string> {
  47     BugDriver &BD;
  48   public:
  49     ReduceMiscompilingPasses(BugDriver &bd) : BD(bd) {}
  50
  51     TestResult doTest(std::vector<std::string> &Prefix,
  52                       std::vector<std::string> &Suffix,
  53                       std::string &Error) override;
  54   };
  55 }
  56
  57 /// TestResult - After passes have been split into a test group and a control
  58 /// group, see if they still break the program.
  59 ///
  60 ReduceMiscompilingPasses::TestResult
  61 ReduceMiscompilingPasses::doTest(std::vector<std::string> &Prefix,
  62                                  std::vector<std::string> &Suffix,
  63                                  std::string &Error) {
  64   // First, run the program with just the Suffix passes.  If it is still broken
  65   // with JUST the kept passes, discard the prefix passes.
  66   outs() << "Checking to see if '" << getPassesString(Suffix)
  67          << "' compiles correctly: ";
  68
  69   std::string BitcodeResult;
  70   if (BD.runPasses(BD.getProgram(), Suffix, BitcodeResult, false/*delete*/,
  71                    true/*quiet*/)) {
  72     errs() << " Error running this sequence of passes"
  73            << " on the input program!\n";
  74     BD.setPassesToRun(Suffix);
  75     BD.EmitProgressBitcode(BD.getProgram(), "pass-error",  false);
  76     exit(BD.debugOptimizerCrash());
  77   }
  78
  79   // Check to see if the finished program matches the reference output...
  80   bool Diff = BD.diffProgram(BD.getProgram(), BitcodeResult, "",
  81                              true /*delete bitcode*/, &Error);
  82   if (!Error.empty())
  83     return InternalError;
  84   if (Diff) {
  85     outs() << " nope.\n";
  86     if (Suffix.empty()) {
  87       errs() << BD.getToolName() << ": I'm confused: the test fails when "
  88              << "no passes are run, nondeterministic program?\n";
  89       exit(1);
  90     }
  91     return KeepSuffix;         // Miscompilation detected!
  92   }
  93   outs() << " yup.\n";      // No miscompilation!
  94
  95   if (Prefix.empty()) return NoFailure;
  96
  97   // Next, see if the program is broken if we run the "prefix" passes first,
  98   // then separately run the "kept" passes.
  99   outs() << "Checking to see if '" << getPassesString(Prefix)
 100          << "' compiles correctly: ";
 101
 102   // If it is not broken with the kept passes, it's possible that the prefix
 103   // passes must be run before the kept passes to break it.  If the program
 104   // WORKS after the prefix passes, but then fails if running the prefix AND
 105   // kept passes, we can update our bitcode file to include the result of the
 106   // prefix passes, then discard the prefix passes.
 107   //
 108   if (BD.runPasses(BD.getProgram(), Prefix, BitcodeResult, false/*delete*/,
 109                    true/*quiet*/)) {
 110     errs() << " Error running this sequence of passes"
 111            << " on the input program!\n";
 112     BD.setPassesToRun(Prefix);
 113     BD.EmitProgressBitcode(BD.getProgram(), "pass-error",  false);
 114     exit(BD.debugOptimizerCrash());
 115   }
 116
 117   // If the prefix maintains the predicate by itself, only keep the prefix!
 118   Diff = BD.diffProgram(BD.getProgram(), BitcodeResult, "", false, &Error);
 119   if (!Error.empty())
 120     return InternalError;
 121   if (Diff) {
 122     outs() << " nope.\n";
 123     sys::fs::remove(BitcodeResult);
 124     return KeepPrefix;
 125   }
 126   outs() << " yup.\n";      // No miscompilation!
 127
 128   // Ok, so now we know that the prefix passes work, try running the suffix
 129   // passes on the result of the prefix passes.
 130   //
 131   std::unique_ptr<Module> PrefixOutput =
 132       parseInputFile(BitcodeResult, BD.getContext());
 133   if (!PrefixOutput) {
 134     errs() << BD.getToolName() << ": Error reading bitcode file '"
 135            << BitcodeResult << "'!\n";
 136     exit(1);
 137   }
 138   sys::fs::remove(BitcodeResult);
 139
 140   // Don't check if there are no passes in the suffix.
 141   if (Suffix.empty())
 142     return NoFailure;
 143
 144   outs() << "Checking to see if '" << getPassesString(Suffix)
 145             << "' passes compile correctly after the '"
 146             << getPassesString(Prefix) << "' passes: ";
 147
 148   std::unique_ptr<Module> OriginalInput(
 149       BD.swapProgramIn(PrefixOutput.release()));
 150   if (BD.runPasses(BD.getProgram(), Suffix, BitcodeResult, false/*delete*/,
 151                    true/*quiet*/)) {
 152     errs() << " Error running this sequence of passes"
 153            << " on the input program!\n";
 154     BD.setPassesToRun(Suffix);
 155     BD.EmitProgressBitcode(BD.getProgram(), "pass-error",  false);
 156     exit(BD.debugOptimizerCrash());
 157   }
 158
 159   // Run the result...
 160   Diff = BD.diffProgram(BD.getProgram(), BitcodeResult, "",
 161                         true /*delete bitcode*/, &Error);
 162   if (!Error.empty())
 163     return InternalError;
 164   if (Diff) {
 165     outs() << " nope.\n";
 166     return KeepSuffix;
 167   }
 168
 169   // Otherwise, we must not be running the bad pass anymore.
 170   outs() << " yup.\n";      // No miscompilation!
 171   // Restore orig program & free test.
 172   delete BD.swapProgramIn(OriginalInput.release());
 173   return NoFailure;
 174 }
 175
 176 namespace {
 177   class ReduceMiscompilingFunctions : public ListReducer<Function*> {
 178     BugDriver &BD;
 179     bool (*TestFn)(BugDriver &, Module *, Module *, std::string &);
 180   public:
 181     ReduceMiscompilingFunctions(BugDriver &bd,
 182                                 bool (*F)(BugDriver &, Module *, Module *,
 183                                           std::string &))
 184       : BD(bd), TestFn(F) {}
 185
 186     TestResult doTest(std::vector<Function*> &Prefix,
 187                       std::vector<Function*> &Suffix,
 188                       std::string &Error) override {
 189       if (!Suffix.empty()) {
 190         bool Ret = TestFuncs(Suffix, Error);
 191         if (!Error.empty())
 192           return InternalError;
 193         if (Ret)
 194           return KeepSuffix;
 195       }
 196       if (!Prefix.empty()) {
 197         bool Ret = TestFuncs(Prefix, Error);
 198         if (!Error.empty())
 199           return InternalError;
 200         if (Ret)
 201           return KeepPrefix;
 202       }
 203       return NoFailure;
 204     }
 205
 206     bool TestFuncs(const std::vector<Function*> &Prefix, std::string &Error);
 207   };
 208 }
 209
 210 /// TestMergedProgram - Given two modules, link them together and run the
 211 /// program, checking to see if the program matches the diff. If there is
 212 /// an error, return NULL. If not, return the merged module. The Broken argument
 213 /// will be set to true if the output is different. If the DeleteInputs
 214 /// argument is set to true then this function deletes both input
 215 /// modules before it returns.
 216 ///
 217 static Module *TestMergedProgram(const BugDriver &BD, Module *M1, Module *M2,
 218                                  bool DeleteInputs, std::string &Error,
 219                                  bool &Broken) {
 220   // Link the two portions of the program back to together.
 221   if (!DeleteInputs) {
 222     M1 = CloneModule(M1);
 223     M2 = CloneModule(M2);
 224   }
 225   if (Linker::LinkModules(M1, M2))
 226     exit(1);
 227   delete M2;   // We are done with this module.
 228
 229   // Execute the program.
 230   Broken = BD.diffProgram(M1, "", "", false, &Error);
 231   if (!Error.empty()) {
 232     // Delete the linked module
 233     delete M1;
 234     return nullptr;
 235   }
 236   return M1;
 237 }
 238
 239 /// TestFuncs - split functions in a Module into two groups: those that are
 240 /// under consideration for miscompilation vs. those that are not, and test
 241 /// accordingly. Each group of functions becomes a separate Module.
 242 ///
 243 bool ReduceMiscompilingFunctions::TestFuncs(const std::vector<Function*> &Funcs,
 244                                             std::string &Error) {
 245   // Test to see if the function is misoptimized if we ONLY run it on the
 246   // functions listed in Funcs.
 247   outs() << "Checking to see if the program is misoptimized when "
 248          << (Funcs.size()==1 ? "this function is" : "these functions are")
 249          << " run through the pass"
 250          << (BD.getPassesToRun().size() == 1 ? "" : "es") << ":";
 251   PrintFunctionList(Funcs);
 252   outs() << '\n';
 253
 254   // Create a clone for two reasons:
 255   // * If the optimization passes delete any function, the deleted function
 256   //   will be in the clone and Funcs will still point to valid memory
 257   // * If the optimization passes use interprocedural information to break
 258   //   a function, we want to continue with the original function. Otherwise
 259   //   we can conclude that a function triggers the bug when in fact one
 260   //   needs a larger set of original functions to do so.
 261   ValueToValueMapTy VMap;
 262   Module *Clone = CloneModule(BD.getProgram(), VMap);
 263   Module *Orig = BD.swapProgramIn(Clone);
 264
 265   std::vector<Function*> FuncsOnClone;
 266   for (unsigned i = 0, e = Funcs.size(); i != e; ++i) {
 267     Function *F = cast<Function>(VMap[Funcs[i]]);
 268     FuncsOnClone.push_back(F);
 269   }
 270
 271   // Split the module into the two halves of the program we want.
 272   VMap.clear();
 273   Module *ToNotOptimize = CloneModule(BD.getProgram(), VMap);
 274   Module *ToOptimize = SplitFunctionsOutOfModule(ToNotOptimize, FuncsOnClone,
 275                                                  VMap);
 276
 277   // Run the predicate, note that the predicate will delete both input modules.
 278   bool Broken = TestFn(BD, ToOptimize, ToNotOptimize, Error);
 279
 280   delete BD.swapProgramIn(Orig);
 281
 282   return Broken;
 283 }
 284
 285 /// DisambiguateGlobalSymbols - Give anonymous global values names.
 286 ///
 287 static void DisambiguateGlobalSymbols(Module *M) {
 288   for (Module::global_iterator I = M->global_begin(), E = M->global_end();
 289        I != E; ++I)
 290     if (!I->hasName())
 291       I->setName("anon_global");
 292   for (Module::iterator I = M->begin(), E = M->end(); I != E; ++I)
 293     if (!I->hasName())
 294       I->setName("anon_fn");
 295 }
 296
 297 /// ExtractLoops - Given a reduced list of functions that still exposed the bug,
 298 /// check to see if we can extract the loops in the region without obscuring the
 299 /// bug.  If so, it reduces the amount of code identified.
 300 ///
 301 static bool ExtractLoops(BugDriver &BD,
 302                          bool (*TestFn)(BugDriver &, Module *, Module *,
 303                                         std::string &),
 304                          std::vector<Function*> &MiscompiledFunctions,
 305                          std::string &Error) {
 306   bool MadeChange = false;
 307   while (1) {
 308     if (BugpointIsInterrupted) return MadeChange;
 309
 310     ValueToValueMapTy VMap;
 311     Module *ToNotOptimize = CloneModule(BD.getProgram(), VMap);
 312     Module *ToOptimize = SplitFunctionsOutOfModule(ToNotOptimize,
 313                                                    MiscompiledFunctions,
 314                                                    VMap);
 315     Module *ToOptimizeLoopExtracted = BD.extractLoop(ToOptimize).release();
 316     if (!ToOptimizeLoopExtracted) {
 317       // If the loop extractor crashed or if there were no extractible loops,
 318       // then this chapter of our odyssey is over with.
 319       delete ToNotOptimize;
 320       delete ToOptimize;
 321       return MadeChange;
 322     }
 323
 324     errs() << "Extracted a loop from the breaking portion of the program.\n";
 325
 326     // Bugpoint is intentionally not very trusting of LLVM transformations.  In
 327     // particular, we're not going to assume that the loop extractor works, so
 328     // we're going to test the newly loop extracted program to make sure nothing
 329     // has broken.  If something broke, then we'll inform the user and stop
 330     // extraction.
 331     AbstractInterpreter *AI = BD.switchToSafeInterpreter();
 332     bool Failure;
 333     Module *New = TestMergedProgram(BD, ToOptimizeLoopExtracted,
 334                                     ToNotOptimize, false, Error, Failure);
 335     if (!New)
 336       return false;
 337
 338     // Delete the original and set the new program.
 339     Module *Old = BD.swapProgramIn(New);
 340     for (unsigned i = 0, e = MiscompiledFunctions.size(); i != e; ++i)
 341       MiscompiledFunctions[i] = cast<Function>(VMap[MiscompiledFunctions[i]]);
 342     delete Old;
 343
 344     if (Failure) {
 345       BD.switchToInterpreter(AI);
 346
 347       // Merged program doesn't work anymore!
 348       errs() << "  *** ERROR: Loop extraction broke the program. :("
 349              << " Please report a bug!\n";
 350       errs() << "      Continuing on with un-loop-extracted version.\n";
 351
 352       BD.writeProgramToFile(OutputPrefix + "-loop-extract-fail-tno.bc",
 353                             ToNotOptimize);
 354       BD.writeProgramToFile(OutputPrefix + "-loop-extract-fail-to.bc",
 355                             ToOptimize);
 356       BD.writeProgramToFile(OutputPrefix + "-loop-extract-fail-to-le.bc",
 357                             ToOptimizeLoopExtracted);
 358
 359       errs() << "Please submit the "
 360              << OutputPrefix << "-loop-extract-fail-*.bc files.\n";
 361       delete ToOptimize;
 362       delete ToNotOptimize;
 363       return MadeChange;
 364     }
 365     delete ToOptimize;
 366     BD.switchToInterpreter(AI);
 367
 368     outs() << "  Testing after loop extraction:\n";
 369     // Clone modules, the tester function will free them.
 370     Module *TOLEBackup = CloneModule(ToOptimizeLoopExtracted, VMap);
 371     Module *TNOBackup  = CloneModule(ToNotOptimize, VMap);
 372
 373     for (unsigned i = 0, e = MiscompiledFunctions.size(); i != e; ++i)
 374       MiscompiledFunctions[i] = cast<Function>(VMap[MiscompiledFunctions[i]]);
 375
 376     Failure = TestFn(BD, ToOptimizeLoopExtracted, ToNotOptimize, Error);
 377     if (!Error.empty())
 378       return false;
 379
 380     ToOptimizeLoopExtracted = TOLEBackup;
 381     ToNotOptimize = TNOBackup;
 382
 383     if (!Failure) {
 384       outs() << "*** Loop extraction masked the problem.  Undoing.\n";
 385       // If the program is not still broken, then loop extraction did something
 386       // that masked the error.  Stop loop extraction now.
 387
 388       std::vector<std::pair<std::string, FunctionType*> > MisCompFunctions;
 389       for (unsigned i = 0, e = MiscompiledFunctions.size(); i != e; ++i) {
 390         Function *F = MiscompiledFunctions[i];
 391         MisCompFunctions.push_back(std::make_pair(F->getName(),
 392                                                   F->getFunctionType()));
 393       }
 394
 395       if (Linker::LinkModules(ToNotOptimize, ToOptimizeLoopExtracted))
 396         exit(1);
 397
 398       MiscompiledFunctions.clear();
 399       for (unsigned i = 0, e = MisCompFunctions.size(); i != e; ++i) {
 400         Function *NewF = ToNotOptimize->getFunction(MisCompFunctions[i].first);
 401
 402         assert(NewF && "Function not found??");
 403         MiscompiledFunctions.push_back(NewF);
 404       }
 405
 406       delete ToOptimizeLoopExtracted;
 407       BD.setNewProgram(ToNotOptimize);
 408       return MadeChange;
 409     }
 410
 411     outs() << "*** Loop extraction successful!\n";
 412
 413     std::vector<std::pair<std::string, FunctionType*> > MisCompFunctions;
 414     for (Module::iterator I = ToOptimizeLoopExtracted->begin(),
 415            E = ToOptimizeLoopExtracted->end(); I != E; ++I)
 416       if (!I->isDeclaration())
 417         MisCompFunctions.push_back(std::make_pair(I->getName(),
 418                                                   I->getFunctionType()));
 419
 420     // Okay, great!  Now we know that we extracted a loop and that loop
 421     // extraction both didn't break the program, and didn't mask the problem.
 422     // Replace the current program with the loop extracted version, and try to
 423     // extract another loop.
 424     if (Linker::LinkModules(ToNotOptimize, ToOptimizeLoopExtracted))
 425       exit(1);
 426
 427     delete ToOptimizeLoopExtracted;
 428
 429     // All of the Function*'s in the MiscompiledFunctions list are in the old
 430     // module.  Update this list to include all of the functions in the
 431     // optimized and loop extracted module.
 432     MiscompiledFunctions.clear();
 433     for (unsigned i = 0, e = MisCompFunctions.size(); i != e; ++i) {
 434       Function *NewF = ToNotOptimize->getFunction(MisCompFunctions[i].first);
 435
 436       assert(NewF && "Function not found??");
 437       MiscompiledFunctions.push_back(NewF);
 438     }
 439
 440     BD.setNewProgram(ToNotOptimize);
 441     MadeChange = true;
 442   }
 443 }
 444
 445 namespace {
 446   class ReduceMiscompiledBlocks : public ListReducer<BasicBlock*> {
 447     BugDriver &BD;
 448     bool (*TestFn)(BugDriver &, Module *, Module *, std::string &);
 449     std::vector<Function*> FunctionsBeingTested;
 450   public:
 451     ReduceMiscompiledBlocks(BugDriver &bd,
 452                             bool (*F)(BugDriver &, Module *, Module *,
 453                                       std::string &),
 454                             const std::vector<Function*> &Fns)
 455       : BD(bd), TestFn(F), FunctionsBeingTested(Fns) {}
 456
 457     TestResult doTest(std::vector<BasicBlock*> &Prefix,
 458                       std::vector<BasicBlock*> &Suffix,
 459                       std::string &Error) override {
 460       if (!Suffix.empty()) {
 461         bool Ret = TestFuncs(Suffix, Error);
 462         if (!Error.empty())
 463           return InternalError;
 464         if (Ret)
 465           return KeepSuffix;
 466       }
 467       if (!Prefix.empty()) {
 468         bool Ret = TestFuncs(Prefix, Error);
 469         if (!Error.empty())
 470           return InternalError;
 471         if (Ret)
 472           return KeepPrefix;
 473       }
 474       return NoFailure;
 475     }
 476
 477     bool TestFuncs(const std::vector<BasicBlock*> &BBs, std::string &Error);
 478   };
 479 }
 480
 481 /// TestFuncs - Extract all blocks for the miscompiled functions except for the
 482 /// specified blocks.  If the problem still exists, return true.
 483 ///
 484 bool ReduceMiscompiledBlocks::TestFuncs(const std::vector<BasicBlock*> &BBs,
 485                                         std::string &Error) {
 486   // Test to see if the function is misoptimized if we ONLY run it on the
 487   // functions listed in Funcs.
 488   outs() << "Checking to see if the program is misoptimized when all ";
 489   if (!BBs.empty()) {
 490     outs() << "but these " << BBs.size() << " blocks are extracted: ";
 491     for (unsigned i = 0, e = BBs.size() < 10 ? BBs.size() : 10; i != e; ++i)
 492       outs() << BBs[i]->getName() << " ";
 493     if (BBs.size() > 10) outs() << "...";
 494   } else {
 495     outs() << "blocks are extracted.";
 496   }
 497   outs() << '\n';
 498
 499   // Split the module into the two halves of the program we want.
 500   ValueToValueMapTy VMap;
 501   Module *Clone = CloneModule(BD.getProgram(), VMap);
 502   Module *Orig = BD.swapProgramIn(Clone);
 503   std::vector<Function*> FuncsOnClone;
 504   std::vector<BasicBlock*> BBsOnClone;
 505   for (unsigned i = 0, e = FunctionsBeingTested.size(); i != e; ++i) {
 506     Function *F = cast<Function>(VMap[FunctionsBeingTested[i]]);
 507     FuncsOnClone.push_back(F);
 508   }
 509   for (unsigned i = 0, e = BBs.size(); i != e; ++i) {
 510     BasicBlock *BB = cast<BasicBlock>(VMap[BBs[i]]);
 511     BBsOnClone.push_back(BB);
 512   }
 513   VMap.clear();
 514
 515   Module *ToNotOptimize = CloneModule(BD.getProgram(), VMap);
 516   Module *ToOptimize = SplitFunctionsOutOfModule(ToNotOptimize,
 517                                                  FuncsOnClone,
 518                                                  VMap);
 519
 520   // Try the extraction.  If it doesn't work, then the block extractor crashed
 521   // or something, in which case bugpoint can't chase down this possibility.
 522   if (std::unique_ptr<Module> New =
 523           BD.extractMappedBlocksFromModule(BBsOnClone, ToOptimize)) {
 524     delete ToOptimize;
 525     // Run the predicate,
 526     // note that the predicate will delete both input modules.
 527     bool Ret = TestFn(BD, New.get(), ToNotOptimize, Error);
 528     delete BD.swapProgramIn(Orig);
 529     return Ret;
 530   }
 531   delete BD.swapProgramIn(Orig);
 532   delete ToOptimize;
 533   delete ToNotOptimize;
 534   return false;
 535 }
 536
 537
 538 /// ExtractBlocks - Given a reduced list of functions that still expose the bug,
 539 /// extract as many basic blocks from the region as possible without obscuring
 540 /// the bug.
 541 ///
 542 static bool ExtractBlocks(BugDriver &BD,
 543                           bool (*TestFn)(BugDriver &, Module *, Module *,
 544                                          std::string &),
 545                           std::vector<Function*> &MiscompiledFunctions,
 546                           std::string &Error) {
 547   if (BugpointIsInterrupted) return false;
 548
 549   std::vector<BasicBlock*> Blocks;
 550   for (unsigned i = 0, e = MiscompiledFunctions.size(); i != e; ++i)
 551     for (Function::iterator I = MiscompiledFunctions[i]->begin(),
 552            E = MiscompiledFunctions[i]->end(); I != E; ++I)
 553       Blocks.push_back(I);
 554
 555   // Use the list reducer to identify blocks that can be extracted without
 556   // obscuring the bug.  The Blocks list will end up containing blocks that must
 557   // be retained from the original program.
 558   unsigned OldSize = Blocks.size();
 559
 560   // Check to see if all blocks are extractible first.
 561   bool Ret = ReduceMiscompiledBlocks(BD, TestFn, MiscompiledFunctions)
 562                                   .TestFuncs(std::vector<BasicBlock*>(), Error);
 563   if (!Error.empty())
 564     return false;
 565   if (Ret) {
 566     Blocks.clear();
 567   } else {
 568     ReduceMiscompiledBlocks(BD, TestFn,
 569                             MiscompiledFunctions).reduceList(Blocks, Error);
 570     if (!Error.empty())
 571       return false;
 572     if (Blocks.size() == OldSize)
 573       return false;
 574   }
 575
 576   ValueToValueMapTy VMap;
 577   Module *ProgClone = CloneModule(BD.getProgram(), VMap);
 578   Module *ToExtract = SplitFunctionsOutOfModule(ProgClone,
 579                                                 MiscompiledFunctions,
 580                                                 VMap);
 581   std::unique_ptr<Module> Extracted =
 582       BD.extractMappedBlocksFromModule(Blocks, ToExtract);
 583   if (!Extracted) {
 584     // Weird, extraction should have worked.
 585     errs() << "Nondeterministic problem extracting blocks??\n";
 586     delete ProgClone;
 587     delete ToExtract;
 588     return false;
 589   }
 590
 591   // Otherwise, block extraction succeeded.  Link the two program fragments back
 592   // together.
 593   delete ToExtract;
 594
 595   std::vector<std::pair<std::string, FunctionType*> > MisCompFunctions;
 596   for (Module::iterator I = Extracted->begin(), E = Extracted->end();
 597        I != E; ++I)
 598     if (!I->isDeclaration())
 599       MisCompFunctions.push_back(std::make_pair(I->getName(),
 600                                                 I->getFunctionType()));
 601
 602   if (Linker::LinkModules(ProgClone, Extracted.get()))
 603     exit(1);
 604
 605   // Set the new program and delete the old one.
 606   BD.setNewProgram(ProgClone);
 607
 608   // Update the list of miscompiled functions.
 609   MiscompiledFunctions.clear();
 610
 611   for (unsigned i = 0, e = MisCompFunctions.size(); i != e; ++i) {
 612     Function *NewF = ProgClone->getFunction(MisCompFunctions[i].first);
 613     assert(NewF && "Function not found??");
 614     MiscompiledFunctions.push_back(NewF);
 615   }
 616
 617   return true;
 618 }
 619
 620
 621 /// DebugAMiscompilation - This is a generic driver to narrow down
 622 /// miscompilations, either in an optimization or a code generator.
 623 ///
 624 static std::vector<Function*>
 625 DebugAMiscompilation(BugDriver &BD,
 626                      bool (*TestFn)(BugDriver &, Module *, Module *,
 627                                     std::string &),
 628                      std::string &Error) {
 629   // Okay, now that we have reduced the list of passes which are causing the
 630   // failure, see if we can pin down which functions are being
 631   // miscompiled... first build a list of all of the non-external functions in
 632   // the program.
 633   std::vector<Function*> MiscompiledFunctions;
 634   Module *Prog = BD.getProgram();
 635   for (Module::iterator I = Prog->begin(), E = Prog->end(); I != E; ++I)
 636     if (!I->isDeclaration())
 637       MiscompiledFunctions.push_back(I);
 638
 639   // Do the reduction...
 640   if (!BugpointIsInterrupted)
 641     ReduceMiscompilingFunctions(BD, TestFn).reduceList(MiscompiledFunctions,
 642                                                        Error);
 643   if (!Error.empty()) {
 644     errs() << "\n***Cannot reduce functions: ";
 645     return MiscompiledFunctions;
 646   }
 647   outs() << "\n*** The following function"
 648          << (MiscompiledFunctions.size() == 1 ? " is" : "s are")
 649          << " being miscompiled: ";
 650   PrintFunctionList(MiscompiledFunctions);
 651   outs() << '\n';
 652
 653   // See if we can rip any loops out of the miscompiled functions and still
 654   // trigger the problem.
 655
 656   if (!BugpointIsInterrupted && !DisableLoopExtraction) {
 657     bool Ret = ExtractLoops(BD, TestFn, MiscompiledFunctions, Error);
 658     if (!Error.empty())
 659       return MiscompiledFunctions;
 660     if (Ret) {
 661       // Okay, we extracted some loops and the problem still appears.  See if
 662       // we can eliminate some of the created functions from being candidates.
 663       DisambiguateGlobalSymbols(BD.getProgram());
 664
 665       // Do the reduction...
 666       if (!BugpointIsInterrupted)
 667         ReduceMiscompilingFunctions(BD, TestFn).reduceList(MiscompiledFunctions,
 668                                                            Error);
 669       if (!Error.empty())
 670         return MiscompiledFunctions;
 671
 672       outs() << "\n*** The following function"
 673              << (MiscompiledFunctions.size() == 1 ? " is" : "s are")
 674              << " being miscompiled: ";
 675       PrintFunctionList(MiscompiledFunctions);
 676       outs() << '\n';
 677     }
 678   }
 679
 680   if (!BugpointIsInterrupted && !DisableBlockExtraction) {
 681     bool Ret = ExtractBlocks(BD, TestFn, MiscompiledFunctions, Error);
 682     if (!Error.empty())
 683       return MiscompiledFunctions;
 684     if (Ret) {
 685       // Okay, we extracted some blocks and the problem still appears.  See if
 686       // we can eliminate some of the created functions from being candidates.
 687       DisambiguateGlobalSymbols(BD.getProgram());
 688
 689       // Do the reduction...
 690       ReduceMiscompilingFunctions(BD, TestFn).reduceList(MiscompiledFunctions,
 691                                                          Error);
 692       if (!Error.empty())
 693         return MiscompiledFunctions;
 694
 695       outs() << "\n*** The following function"
 696              << (MiscompiledFunctions.size() == 1 ? " is" : "s are")
 697              << " being miscompiled: ";
 698       PrintFunctionList(MiscompiledFunctions);
 699       outs() << '\n';
 700     }
 701   }
 702
 703   return MiscompiledFunctions;
 704 }
 705
 706 /// TestOptimizer - This is the predicate function used to check to see if the
 707 /// "Test" portion of the program is misoptimized.  If so, return true.  In any
 708 /// case, both module arguments are deleted.
 709 ///
 710 static bool TestOptimizer(BugDriver &BD, Module *Test, Module *Safe,
 711                           std::string &Error) {
 712   // Run the optimization passes on ToOptimize, producing a transformed version
 713   // of the functions being tested.
 714   outs() << "  Optimizing functions being tested: ";
 715   std::unique_ptr<Module> Optimized = BD.runPassesOn(Test, BD.getPassesToRun(),
 716                                                      /*AutoDebugCrashes*/ true);
 717   outs() << "done.\n";
 718   delete Test;
 719
 720   outs() << "  Checking to see if the merged program executes correctly: ";
 721   bool Broken;
 722   Module *New =
 723       TestMergedProgram(BD, Optimized.get(), Safe, true, Error, Broken);
 724   if (New) {
 725     outs() << (Broken ? " nope.\n" : " yup.\n");
 726     // Delete the original and set the new program.
 727     delete BD.swapProgramIn(New);
 728   }
 729   return Broken;
 730 }
 731
 732
 733 /// debugMiscompilation - This method is used when the passes selected are not
 734 /// crashing, but the generated output is semantically different from the
 735 /// input.
 736 ///
 737 void BugDriver::debugMiscompilation(std::string *Error) {
 738   // Make sure something was miscompiled...
 739   if (!BugpointIsInterrupted)
 740     if (!ReduceMiscompilingPasses(*this).reduceList(PassesToRun, *Error)) {
 741       if (Error->empty())
 742         errs() << "*** Optimized program matches reference output!  No problem"
 743                << " detected...\nbugpoint can't help you with your problem!\n";
 744       return;
 745     }
 746
 747   outs() << "\n*** Found miscompiling pass"
 748          << (getPassesToRun().size() == 1 ? "" : "es") << ": "
 749          << getPassesString(getPassesToRun()) << '\n';
 750   EmitProgressBitcode(Program, "passinput");
 751
 752   std::vector<Function *> MiscompiledFunctions =
 753     DebugAMiscompilation(*this, TestOptimizer, *Error);
 754   if (!Error->empty())
 755     return;
 756
 757   // Output a bunch of bitcode files for the user...
 758   outs() << "Outputting reduced bitcode files which expose the problem:\n";
 759   ValueToValueMapTy VMap;
 760   Module *ToNotOptimize = CloneModule(getProgram(), VMap);
 761   Module *ToOptimize = SplitFunctionsOutOfModule(ToNotOptimize,
 762                                                  MiscompiledFunctions,
 763                                                  VMap);
 764
 765   outs() << "  Non-optimized portion: ";
 766   EmitProgressBitcode(ToNotOptimize, "tonotoptimize", true);
 767   delete ToNotOptimize;  // Delete hacked module.
 768
 769   outs() << "  Portion that is input to optimizer: ";
 770   EmitProgressBitcode(ToOptimize, "tooptimize");
 771   delete ToOptimize;      // Delete hacked module.
 772
 773   return;
 774 }
 775
 776 /// CleanupAndPrepareModules - Get the specified modules ready for code
 777 /// generator testing.
 778 ///
 779 static void CleanupAndPrepareModules(BugDriver &BD, Module *&Test,
 780                                      Module *Safe) {
 781   // Clean up the modules, removing extra cruft that we don't need anymore...
 782   Test = BD.performFinalCleanups(Test).release();
 783
 784   // If we are executing the JIT, we have several nasty issues to take care of.
 785   if (!BD.isExecutingJIT()) return;
 786
 787   // First, if the main function is in the Safe module, we must add a stub to
 788   // the Test module to call into it.  Thus, we create a new function `main'
 789   // which just calls the old one.
 790   if (Function *oldMain = Safe->getFunction("main"))
 791     if (!oldMain->isDeclaration()) {
 792       // Rename it
 793       oldMain->setName("llvm_bugpoint_old_main");
 794       // Create a NEW `main' function with same type in the test module.
 795       Function *newMain = Function::Create(oldMain->getFunctionType(),
 796                                            GlobalValue::ExternalLinkage,
 797                                            "main", Test);
 798       // Create an `oldmain' prototype in the test module, which will
 799       // corresponds to the real main function in the same module.
 800       Function *oldMainProto = Function::Create(oldMain->getFunctionType(),
 801                                                 GlobalValue::ExternalLinkage,
 802                                                 oldMain->getName(), Test);
 803       // Set up and remember the argument list for the main function.
 804       std::vector<Value*> args;
 805       for (Function::arg_iterator
 806              I = newMain->arg_begin(), E = newMain->arg_end(),
 807              OI = oldMain->arg_begin(); I != E; ++I, ++OI) {
 808         I->setName(OI->getName());    // Copy argument names from oldMain
 809         args.push_back(I);
 810       }
 811
 812       // Call the old main function and return its result
 813       BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(Safe->getContext(), "entry", newMain);
 814       CallInst *call = CallInst::Create(oldMainProto, args, "", BB);
 815
 816       // If the type of old function wasn't void, return value of call
 817       ReturnInst::Create(Safe->getContext(), call, BB);
 818     }
 819
 820   // The second nasty issue we must deal with in the JIT is that the Safe
 821   // module cannot directly reference any functions defined in the test
 822   // module.  Instead, we use a JIT API call to dynamically resolve the
 823   // symbol.
 824
 825   // Add the resolver to the Safe module.
 826   // Prototype: void *getPointerToNamedFunction(const char* Name)
 827   Constant *resolverFunc =
 828     Safe->getOrInsertFunction("getPointerToNamedFunction",
 829                     Type::getInt8PtrTy(Safe->getContext()),
 830                     Type::getInt8PtrTy(Safe->getContext()),
 831                        (Type *)nullptr);
 832
 833   // Use the function we just added to get addresses of functions we need.
 834   for (Module::iterator F = Safe->begin(), E = Safe->end(); F != E; ++F) {
 835     if (F->isDeclaration() && !F->use_empty() && &*F != resolverFunc &&
 836         !F->isIntrinsic() /* ignore intrinsics */) {
 837       Function *TestFn = Test->getFunction(F->getName());
 838
 839       // Don't forward functions which are external in the test module too.
 840       if (TestFn && !TestFn->isDeclaration()) {
 841         // 1. Add a string constant with its name to the global file
 842         Constant *InitArray =
 843           ConstantDataArray::getString(F->getContext(), F->getName());
 844         GlobalVariable *funcName =
 845           new GlobalVariable(*Safe, InitArray->getType(), true /*isConstant*/,
 846                              GlobalValue::InternalLinkage, InitArray,
 847                              F->getName() + "_name");
 848
 849         // 2. Use `GetElementPtr *funcName, 0, 0' to convert the string to an
 850         // sbyte* so it matches the signature of the resolver function.
 851
 852         // GetElementPtr *funcName, ulong 0, ulong 0
 853         std::vector<Constant*> GEPargs(2,
 854                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(F->getContext())));
 855         Value *GEP = ConstantExpr::getGetElementPtr(InitArray->getType(),
 856                                                     funcName, GEPargs);
 857         std::vector<Value*> ResolverArgs;
 858         ResolverArgs.push_back(GEP);
 859
 860         // Rewrite uses of F in global initializers, etc. to uses of a wrapper
 861         // function that dynamically resolves the calls to F via our JIT API
 862         if (!F->use_empty()) {
 863           // Create a new global to hold the cached function pointer.
 864           Constant *NullPtr = ConstantPointerNull::get(F->getType());
 865           GlobalVariable *Cache =
 866             new GlobalVariable(*F->getParent(), F->getType(),
 867                                false, GlobalValue::InternalLinkage,
 868                                NullPtr,F->getName()+".fpcache");
 869
 870           // Construct a new stub function that will re-route calls to F
 871           FunctionType *FuncTy = F->getFunctionType();
 872           Function *FuncWrapper = Function::Create(FuncTy,
 873                                                    GlobalValue::InternalLinkage,
 874                                                    F->getName() + "_wrapper",
 875                                                    F->getParent());
 876           BasicBlock *EntryBB  = BasicBlock::Create(F->getContext(),
 877                                                     "entry", FuncWrapper);
 878           BasicBlock *DoCallBB = BasicBlock::Create(F->getContext(),
 879                                                     "usecache", FuncWrapper);
 880           BasicBlock *LookupBB = BasicBlock::Create(F->getContext(),
 881                                                     "lookupfp", FuncWrapper);
 882
 883           // Check to see if we already looked up the value.
 884           Value *CachedVal = new LoadInst(Cache, "fpcache", EntryBB);
 885           Value *IsNull = new ICmpInst(*EntryBB, ICmpInst::ICMP_EQ, CachedVal,
 886                                        NullPtr, "isNull");
 887           BranchInst::Create(LookupBB, DoCallBB, IsNull, EntryBB);
 888
 889           // Resolve the call to function F via the JIT API:
 890           //
 891           // call resolver(GetElementPtr...)
 892           CallInst *Resolver =
 893             CallInst::Create(resolverFunc, ResolverArgs, "resolver", LookupBB);
 894
 895           // Cast the result from the resolver to correctly-typed function.
 896           CastInst *CastedResolver =
 897             new BitCastInst(Resolver,
 898                             PointerType::getUnqual(F->getFunctionType()),
 899                             "resolverCast", LookupBB);
 900
 901           // Save the value in our cache.
 902           new StoreInst(CastedResolver, Cache, LookupBB);
 903           BranchInst::Create(DoCallBB, LookupBB);
 904
 905           PHINode *FuncPtr = PHINode::Create(NullPtr->getType(), 2,
 906                                              "fp", DoCallBB);
 907           FuncPtr->addIncoming(CastedResolver, LookupBB);
 908           FuncPtr->addIncoming(CachedVal, EntryBB);
 909
 910           // Save the argument list.
 911           std::vector<Value*> Args;
 912           for (Function::arg_iterator i = FuncWrapper->arg_begin(),
 913                  e = FuncWrapper->arg_end(); i != e; ++i)
 914             Args.push_back(i);
 915
 916           // Pass on the arguments to the real function, return its result
 917           if (F->getReturnType()->isVoidTy()) {
 918             CallInst::Create(FuncPtr, Args, "", DoCallBB);
 919             ReturnInst::Create(F->getContext(), DoCallBB);
 920           } else {
 921             CallInst *Call = CallInst::Create(FuncPtr, Args,
 922                                               "retval", DoCallBB);
 923             ReturnInst::Create(F->getContext(),Call, DoCallBB);
 924           }
 925
 926           // Use the wrapper function instead of the old function
 927           F->replaceAllUsesWith(FuncWrapper);
 928         }
 929       }
 930     }
 931   }
 932
 933   if (verifyModule(*Test) || verifyModule(*Safe)) {
 934     errs() << "Bugpoint has a bug, which corrupted a module!!\n";
 935     abort();
 936   }
 937 }
 938
 939
 940
 941 /// TestCodeGenerator - This is the predicate function used to check to see if
 942 /// the "Test" portion of the program is miscompiled by the code generator under
 943 /// test.  If so, return true.  In any case, both module arguments are deleted.
 944 ///
 945 static bool TestCodeGenerator(BugDriver &BD, Module *Test, Module *Safe,
 946                               std::string &Error) {
 947   CleanupAndPrepareModules(BD, Test, Safe);
 948
 949   SmallString<128> TestModuleBC;
 950   int TestModuleFD;
 951   std::error_code EC = sys::fs::createTemporaryFile("bugpoint.test", "bc",
 952                                                     TestModuleFD, TestModuleBC);
 953   if (EC) {
 954     errs() << BD.getToolName() << "Error making unique filename: "
 955            << EC.message() << "\n";
 956     exit(1);
 957   }
 958   if (BD.writeProgramToFile(TestModuleBC.str(), TestModuleFD, Test)) {
 959     errs() << "Error writing bitcode to `" << TestModuleBC.str()
 960            << "'\nExiting.";
 961     exit(1);
 962   }
 963   delete Test;
 964
 965   FileRemover TestModuleBCRemover(TestModuleBC.str(), !SaveTemps);
 966
 967   // Make the shared library
 968   SmallString<128> SafeModuleBC;
 969   int SafeModuleFD;
 970   EC = sys::fs::createTemporaryFile("bugpoint.safe", "bc", SafeModuleFD,
 971                                     SafeModuleBC);
 972   if (EC) {
 973     errs() << BD.getToolName() << "Error making unique filename: "
 974            << EC.message() << "\n";
 975     exit(1);
 976   }
 977
 978   if (BD.writeProgramToFile(SafeModuleBC.str(), SafeModuleFD, Safe)) {
 979     errs() << "Error writing bitcode to `" << SafeModuleBC
 980            << "'\nExiting.";
 981     exit(1);
 982   }
 983
 984   FileRemover SafeModuleBCRemover(SafeModuleBC.str(), !SaveTemps);
 985
 986   std::string SharedObject = BD.compileSharedObject(SafeModuleBC.str(), Error);
 987   if (!Error.empty())
 988     return false;
 989   delete Safe;
 990
 991   FileRemover SharedObjectRemover(SharedObject, !SaveTemps);
 992
 993   // Run the code generator on the `Test' code, loading the shared library.
 994   // The function returns whether or not the new output differs from reference.
 995   bool Result = BD.diffProgram(BD.getProgram(), TestModuleBC.str(),
 996                                SharedObject, false, &Error);
 997   if (!Error.empty())
 998     return false;
 999
1000   if (Result)
1001     errs() << ": still failing!\n";
1002   else
1003     errs() << ": didn't fail.\n";
1004
1005   return Result;
1006 }
1007
1008
1009 /// debugCodeGenerator - debug errors in LLC, LLI, or CBE.
1010 ///
1011 bool BugDriver::debugCodeGenerator(std::string *Error) {
1012   if ((void*)SafeInterpreter == (void*)Interpreter) {
1013     std::string Result = executeProgramSafely(Program, "bugpoint.safe.out",
1014                                               Error);
1015     if (Error->empty()) {
1016       outs() << "\n*** The \"safe\" i.e. 'known good' backend cannot match "
1017              << "the reference diff.  This may be due to a\n    front-end "
1018              << "bug or a bug in the original program, but this can also "
1019              << "happen if bugpoint isn't running the program with the "
1020              << "right flags or input.\n    I left the result of executing "
1021              << "the program with the \"safe\" backend in this file for "
1022              << "you: '"
1023              << Result << "'.\n";
1024     }
1025     return true;
1026   }
1027
1028   DisambiguateGlobalSymbols(Program);
1029
1030   std::vector<Function*> Funcs = DebugAMiscompilation(*this, TestCodeGenerator,
1031                                                       *Error);
1032   if (!Error->empty())
1033     return true;
1034
1035   // Split the module into the two halves of the program we want.
1036   ValueToValueMapTy VMap;
1037   Module *ToNotCodeGen = CloneModule(getProgram(), VMap);
1038   Module *ToCodeGen = SplitFunctionsOutOfModule(ToNotCodeGen, Funcs, VMap);
1039
1040   // Condition the modules
1041   CleanupAndPrepareModules(*this, ToCodeGen, ToNotCodeGen);
1042
1043   SmallString<128> TestModuleBC;
1044   int TestModuleFD;
1045   std::error_code EC = sys::fs::createTemporaryFile("bugpoint.test", "bc",
1046                                                     TestModuleFD, TestModuleBC);
1047   if (EC) {
1048     errs() << getToolName() << "Error making unique filename: "
1049            << EC.message() << "\n";
1050     exit(1);
1051   }
1052
1053   if (writeProgramToFile(TestModuleBC.str(), TestModuleFD, ToCodeGen)) {
1054     errs() << "Error writing bitcode to `" << TestModuleBC
1055            << "'\nExiting.";
1056     exit(1);
1057   }
1058   delete ToCodeGen;
1059
1060   // Make the shared library
1061   SmallString<128> SafeModuleBC;
1062   int SafeModuleFD;
1063   EC = sys::fs::createTemporaryFile("bugpoint.safe", "bc", SafeModuleFD,
1064                                     SafeModuleBC);
1065   if (EC) {
1066     errs() << getToolName() << "Error making unique filename: "
1067            << EC.message() << "\n";
1068     exit(1);
1069   }
1070
1071   if (writeProgramToFile(SafeModuleBC.str(), SafeModuleFD, ToNotCodeGen)) {
1072     errs() << "Error writing bitcode to `" << SafeModuleBC
1073            << "'\nExiting.";
1074     exit(1);
1075   }
1076   std::string SharedObject = compileSharedObject(SafeModuleBC.str(), *Error);
1077   if (!Error->empty())
1078     return true;
1079   delete ToNotCodeGen;
1080
1081   outs() << "You can reproduce the problem with the command line: \n";
1082   if (isExecutingJIT()) {
1083     outs() << "  lli -load " << SharedObject << " " << TestModuleBC;
1084   } else {
1085     outs() << "  llc " << TestModuleBC << " -o " << TestModuleBC
1086            << ".s\n";
1087     outs() << "  gcc " << SharedObject << " " << TestModuleBC.str()
1088               << ".s -o " << TestModuleBC << ".exe";
1089 #if defined (HAVE_LINK_R)
1090     outs() << " -Wl,-R.";
1091 #endif
1092     outs() << "\n";
1093     outs() << "  " << TestModuleBC << ".exe";
1094   }
1095   for (unsigned i = 0, e = InputArgv.size(); i != e; ++i)
1096     outs() << " " << InputArgv[i];
1097   outs() << '\n';
1098   outs() << "The shared object was created with:\n  llc -march=c "
1099          << SafeModuleBC.str() << " -o temporary.c\n"
1100          << "  gcc -xc temporary.c -O2 -o " << SharedObject;
1101   if (TargetTriple.getArch() == Triple::sparc)
1102     outs() << " -G";              // Compile a shared library, `-G' for Sparc
1103   else
1104     outs() << " -fPIC -shared";   // `-shared' for Linux/X86, maybe others
1105
1106   outs() << " -fno-strict-aliasing\n";
1107
1108   return false;
1109 }