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/DiagnosticPrinter.h"
  22 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  23 #include "llvm/IR/Module.h"
  24 #include "llvm/IR/Verifier.h"
  25 #include "llvm/Linker/Linker.h"
  26 #include "llvm/Pass.h"
  27 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  28 #include "llvm/Support/FileUtilities.h"
  29 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
  30 using namespace llvm;
  31
  32 namespace llvm {
  33   extern cl::opt<std::string> OutputPrefix;
  34   extern cl::list<std::string> InputArgv;
  35 }
  36
  37 namespace {
  38   static llvm::cl::opt<bool>
  39     DisableLoopExtraction("disable-loop-extraction",
  40         cl::desc("Don't extract loops when searching for miscompilations"),
  41         cl::init(false));
  42   static llvm::cl::opt<bool>
  43     DisableBlockExtraction("disable-block-extraction",
  44         cl::desc("Don't extract blocks when searching for miscompilations"),
  45         cl::init(false));
  46
  47   class ReduceMiscompilingPasses : public ListReducer<std::string> {
  48     BugDriver &BD;
  49   public:
  50     ReduceMiscompilingPasses(BugDriver &bd) : BD(bd) {}
  51
  52     TestResult doTest(std::vector<std::string> &Prefix,
  53                       std::vector<std::string> &Suffix,
  54                       std::string &Error) override;
  55   };
  56 }
  57
  58 /// TestResult - After passes have been split into a test group and a control
  59 /// group, see if they still break the program.
  60 ///
  61 ReduceMiscompilingPasses::TestResult
  62 ReduceMiscompilingPasses::doTest(std::vector<std::string> &Prefix,
  63                                  std::vector<std::string> &Suffix,
  64                                  std::string &Error) {
  65   // First, run the program with just the Suffix passes.  If it is still broken
  66   // with JUST the kept passes, discard the prefix passes.
  67   outs() << "Checking to see if '" << getPassesString(Suffix)
  68          << "' compiles correctly: ";
  69
  70   std::string BitcodeResult;
  71   if (BD.runPasses(BD.getProgram(), Suffix, BitcodeResult, false/*delete*/,
  72                    true/*quiet*/)) {
  73     errs() << " Error running this sequence of passes"
  74            << " on the input program!\n";
  75     BD.setPassesToRun(Suffix);
  76     BD.EmitProgressBitcode(BD.getProgram(), "pass-error",  false);
  77     exit(BD.debugOptimizerCrash());
  78   }
  79
  80   // Check to see if the finished program matches the reference output...
  81   bool Diff = BD.diffProgram(BD.getProgram(), BitcodeResult, "",
  82                              true /*delete bitcode*/, &Error);
  83   if (!Error.empty())
  84     return InternalError;
  85   if (Diff) {
  86     outs() << " nope.\n";
  87     if (Suffix.empty()) {
  88       errs() << BD.getToolName() << ": I'm confused: the test fails when "
  89              << "no passes are run, nondeterministic program?\n";
  90       exit(1);
  91     }
  92     return KeepSuffix;         // Miscompilation detected!
  93   }
  94   outs() << " yup.\n";      // No miscompilation!
  95
  96   if (Prefix.empty()) return NoFailure;
  97
  98   // Next, see if the program is broken if we run the "prefix" passes first,
  99   // then separately run the "kept" passes.
 100   outs() << "Checking to see if '" << getPassesString(Prefix)
 101          << "' compiles correctly: ";
 102
 103   // If it is not broken with the kept passes, it's possible that the prefix
 104   // passes must be run before the kept passes to break it.  If the program
 105   // WORKS after the prefix passes, but then fails if running the prefix AND
 106   // kept passes, we can update our bitcode file to include the result of the
 107   // prefix passes, then discard the prefix passes.
 108   //
 109   if (BD.runPasses(BD.getProgram(), Prefix, BitcodeResult, false/*delete*/,
 110                    true/*quiet*/)) {
 111     errs() << " Error running this sequence of passes"
 112            << " on the input program!\n";
 113     BD.setPassesToRun(Prefix);
 114     BD.EmitProgressBitcode(BD.getProgram(), "pass-error",  false);
 115     exit(BD.debugOptimizerCrash());
 116   }
 117
 118   // If the prefix maintains the predicate by itself, only keep the prefix!
 119   Diff = BD.diffProgram(BD.getProgram(), BitcodeResult, "", false, &Error);
 120   if (!Error.empty())
 121     return InternalError;
 122   if (Diff) {
 123     outs() << " nope.\n";
 124     sys::fs::remove(BitcodeResult);
 125     return KeepPrefix;
 126   }
 127   outs() << " yup.\n";      // No miscompilation!
 128
 129   // Ok, so now we know that the prefix passes work, try running the suffix
 130   // passes on the result of the prefix passes.
 131   //
 132   std::unique_ptr<Module> PrefixOutput =
 133       parseInputFile(BitcodeResult, BD.getContext());
 134   if (!PrefixOutput) {
 135     errs() << BD.getToolName() << ": Error reading bitcode file '"
 136            << BitcodeResult << "'!\n";
 137     exit(1);
 138   }
 139   sys::fs::remove(BitcodeResult);
 140
 141   // Don't check if there are no passes in the suffix.
 142   if (Suffix.empty())
 143     return NoFailure;
 144
 145   outs() << "Checking to see if '" << getPassesString(Suffix)
 146             << "' passes compile correctly after the '"
 147             << getPassesString(Prefix) << "' passes: ";
 148
 149   std::unique_ptr<Module> OriginalInput(
 150       BD.swapProgramIn(PrefixOutput.release()));
 151   if (BD.runPasses(BD.getProgram(), Suffix, BitcodeResult, false/*delete*/,
 152                    true/*quiet*/)) {
 153     errs() << " Error running this sequence of passes"
 154            << " on the input program!\n";
 155     BD.setPassesToRun(Suffix);
 156     BD.EmitProgressBitcode(BD.getProgram(), "pass-error",  false);
 157     exit(BD.debugOptimizerCrash());
 158   }
 159
 160   // Run the result...
 161   Diff = BD.diffProgram(BD.getProgram(), BitcodeResult, "",
 162                         true /*delete bitcode*/, &Error);
 163   if (!Error.empty())
 164     return InternalError;
 165   if (Diff) {
 166     outs() << " nope.\n";
 167     return KeepSuffix;
 168   }
 169
 170   // Otherwise, we must not be running the bad pass anymore.
 171   outs() << " yup.\n";      // No miscompilation!
 172   // Restore orig program & free test.
 173   delete BD.swapProgramIn(OriginalInput.release());
 174   return NoFailure;
 175 }
 176
 177 namespace {
 178   class ReduceMiscompilingFunctions : public ListReducer<Function*> {
 179     BugDriver &BD;
 180     bool (*TestFn)(BugDriver &, Module *, Module *, std::string &);
 181   public:
 182     ReduceMiscompilingFunctions(BugDriver &bd,
 183                                 bool (*F)(BugDriver &, Module *, Module *,
 184                                           std::string &))
 185       : BD(bd), TestFn(F) {}
 186
 187     TestResult doTest(std::vector<Function*> &Prefix,
 188                       std::vector<Function*> &Suffix,
 189                       std::string &Error) override {
 190       if (!Suffix.empty()) {
 191         bool Ret = TestFuncs(Suffix, Error);
 192         if (!Error.empty())
 193           return InternalError;
 194         if (Ret)
 195           return KeepSuffix;
 196       }
 197       if (!Prefix.empty()) {
 198         bool Ret = TestFuncs(Prefix, Error);
 199         if (!Error.empty())
 200           return InternalError;
 201         if (Ret)
 202           return KeepPrefix;
 203       }
 204       return NoFailure;
 205     }
 206
 207     bool TestFuncs(const std::vector<Function*> &Prefix, std::string &Error);
 208   };
 209 }
 210
 211 static void diagnosticHandler(const DiagnosticInfo &DI) {
 212   DiagnosticPrinterRawOStream DP(errs());
 213   DI.print(DP);
 214   errs() << '\n';
 215   if (DI.getSeverity() == DS_Error)
 216     exit(1);
 217 }
 218
 219 /// TestMergedProgram - Given two modules, link them together and run the
 220 /// program, checking to see if the program matches the diff. If there is
 221 /// an error, return NULL. If not, return the merged module. The Broken argument
 222 /// will be set to true if the output is different. If the DeleteInputs
 223 /// argument is set to true then this function deletes both input
 224 /// modules before it returns.
 225 ///
 226 static Module *TestMergedProgram(const BugDriver &BD, Module *M1, Module *M2,
 227                                  bool DeleteInputs, std::string &Error,
 228                                  bool &Broken) {
 229   // Link the two portions of the program back to together.
 230   if (!DeleteInputs) {
 231     M1 = CloneModule(M1).release();
 232     M2 = CloneModule(M2).release();
 233   }
 234   if (Linker::linkModules(*M1, *M2, diagnosticHandler))
 235     exit(1);
 236   delete M2;   // We are done with this module.
 237
 238   // Execute the program.
 239   Broken = BD.diffProgram(M1, "", "", false, &Error);
 240   if (!Error.empty()) {
 241     // Delete the linked module
 242     delete M1;
 243     return nullptr;
 244   }
 245   return M1;
 246 }
 247
 248 /// TestFuncs - split functions in a Module into two groups: those that are
 249 /// under consideration for miscompilation vs. those that are not, and test
 250 /// accordingly. Each group of functions becomes a separate Module.
 251 ///
 252 bool ReduceMiscompilingFunctions::TestFuncs(const std::vector<Function*> &Funcs,
 253                                             std::string &Error) {
 254   // Test to see if the function is misoptimized if we ONLY run it on the
 255   // functions listed in Funcs.
 256   outs() << "Checking to see if the program is misoptimized when "
 257          << (Funcs.size()==1 ? "this function is" : "these functions are")
 258          << " run through the pass"
 259          << (BD.getPassesToRun().size() == 1 ? "" : "es") << ":";
 260   PrintFunctionList(Funcs);
 261   outs() << '\n';
 262
 263   // Create a clone for two reasons:
 264   // * If the optimization passes delete any function, the deleted function
 265   //   will be in the clone and Funcs will still point to valid memory
 266   // * If the optimization passes use interprocedural information to break
 267   //   a function, we want to continue with the original function. Otherwise
 268   //   we can conclude that a function triggers the bug when in fact one
 269   //   needs a larger set of original functions to do so.
 270   ValueToValueMapTy VMap;
 271   Module *Clone = CloneModule(BD.getProgram(), VMap).release();
 272   Module *Orig = BD.swapProgramIn(Clone);
 273
 274   std::vector<Function*> FuncsOnClone;
 275   for (unsigned i = 0, e = Funcs.size(); i != e; ++i) {
 276     Function *F = cast<Function>(VMap[Funcs[i]]);
 277     FuncsOnClone.push_back(F);
 278   }
 279
 280   // Split the module into the two halves of the program we want.
 281   VMap.clear();
 282   Module *ToNotOptimize = CloneModule(BD.getProgram(), VMap).release();
 283   Module *ToOptimize = SplitFunctionsOutOfModule(ToNotOptimize, FuncsOnClone,
 284                                                  VMap);
 285
 286   // Run the predicate, note that the predicate will delete both input modules.
 287   bool Broken = TestFn(BD, ToOptimize, ToNotOptimize, Error);
 288
 289   delete BD.swapProgramIn(Orig);
 290
 291   return Broken;
 292 }
 293
 294 /// DisambiguateGlobalSymbols - Give anonymous global values names.
 295 ///
 296 static void DisambiguateGlobalSymbols(Module *M) {
 297   for (Module::global_iterator I = M->global_begin(), E = M->global_end();
 298        I != E; ++I)
 299     if (!I->hasName())
 300       I->setName("anon_global");
 301   for (Module::iterator I = M->begin(), E = M->end(); I != E; ++I)
 302     if (!I->hasName())
 303       I->setName("anon_fn");
 304 }
 305
 306 /// ExtractLoops - Given a reduced list of functions that still exposed the bug,
 307 /// check to see if we can extract the loops in the region without obscuring the
 308 /// bug.  If so, it reduces the amount of code identified.
 309 ///
 310 static bool ExtractLoops(BugDriver &BD,
 311                          bool (*TestFn)(BugDriver &, Module *, Module *,
 312                                         std::string &),
 313                          std::vector<Function*> &MiscompiledFunctions,
 314                          std::string &Error) {
 315   bool MadeChange = false;
 316   while (1) {
 317     if (BugpointIsInterrupted) return MadeChange;
 318
 319     ValueToValueMapTy VMap;
 320     Module *ToNotOptimize = CloneModule(BD.getProgram(), VMap).release();
 321     Module *ToOptimize = SplitFunctionsOutOfModule(ToNotOptimize,
 322                                                    MiscompiledFunctions,
 323                                                    VMap);
 324     Module *ToOptimizeLoopExtracted = BD.extractLoop(ToOptimize).release();
 325     if (!ToOptimizeLoopExtracted) {
 326       // If the loop extractor crashed or if there were no extractible loops,
 327       // then this chapter of our odyssey is over with.
 328       delete ToNotOptimize;
 329       delete ToOptimize;
 330       return MadeChange;
 331     }
 332
 333     errs() << "Extracted a loop from the breaking portion of the program.\n";
 334
 335     // Bugpoint is intentionally not very trusting of LLVM transformations.  In
 336     // particular, we're not going to assume that the loop extractor works, so
 337     // we're going to test the newly loop extracted program to make sure nothing
 338     // has broken.  If something broke, then we'll inform the user and stop
 339     // extraction.
 340     AbstractInterpreter *AI = BD.switchToSafeInterpreter();
 341     bool Failure;
 342     Module *New = TestMergedProgram(BD, ToOptimizeLoopExtracted,
 343                                     ToNotOptimize, false, Error, Failure);
 344     if (!New)
 345       return false;
 346
 347     // Delete the original and set the new program.
 348     Module *Old = BD.swapProgramIn(New);
 349     for (unsigned i = 0, e = MiscompiledFunctions.size(); i != e; ++i)
 350       MiscompiledFunctions[i] = cast<Function>(VMap[MiscompiledFunctions[i]]);
 351     delete Old;
 352
 353     if (Failure) {
 354       BD.switchToInterpreter(AI);
 355
 356       // Merged program doesn't work anymore!
 357       errs() << "  *** ERROR: Loop extraction broke the program. :("
 358              << " Please report a bug!\n";
 359       errs() << "      Continuing on with un-loop-extracted version.\n";
 360
 361       BD.writeProgramToFile(OutputPrefix + "-loop-extract-fail-tno.bc",
 362                             ToNotOptimize);
 363       BD.writeProgramToFile(OutputPrefix + "-loop-extract-fail-to.bc",
 364                             ToOptimize);
 365       BD.writeProgramToFile(OutputPrefix + "-loop-extract-fail-to-le.bc",
 366                             ToOptimizeLoopExtracted);
 367
 368       errs() << "Please submit the "
 369              << OutputPrefix << "-loop-extract-fail-*.bc files.\n";
 370       delete ToOptimize;
 371       delete ToNotOptimize;
 372       return MadeChange;
 373     }
 374     delete ToOptimize;
 375     BD.switchToInterpreter(AI);
 376
 377     outs() << "  Testing after loop extraction:\n";
 378     // Clone modules, the tester function will free them.
 379     Module *TOLEBackup = CloneModule(ToOptimizeLoopExtracted, VMap).release();
 380     Module *TNOBackup = CloneModule(ToNotOptimize, VMap).release();
 381
 382     for (unsigned i = 0, e = MiscompiledFunctions.size(); i != e; ++i)
 383       MiscompiledFunctions[i] = cast<Function>(VMap[MiscompiledFunctions[i]]);
 384
 385     Failure = TestFn(BD, ToOptimizeLoopExtracted, ToNotOptimize, Error);
 386     if (!Error.empty())
 387       return false;
 388
 389     ToOptimizeLoopExtracted = TOLEBackup;
 390     ToNotOptimize = TNOBackup;
 391
 392     if (!Failure) {
 393       outs() << "*** Loop extraction masked the problem.  Undoing.\n";
 394       // If the program is not still broken, then loop extraction did something
 395       // that masked the error.  Stop loop extraction now.
 396
 397       std::vector<std::pair<std::string, FunctionType*> > MisCompFunctions;
 398       for (Function *F : MiscompiledFunctions) {
 399         MisCompFunctions.emplace_back(F->getName(), F->getFunctionType());
 400       }
 401
 402       if (Linker::linkModules(*ToNotOptimize, *ToOptimizeLoopExtracted,
 403                               diagnosticHandler))
 404         exit(1);
 405
 406       MiscompiledFunctions.clear();
 407       for (unsigned i = 0, e = MisCompFunctions.size(); i != e; ++i) {
 408         Function *NewF = ToNotOptimize->getFunction(MisCompFunctions[i].first);
 409
 410         assert(NewF && "Function not found??");
 411         MiscompiledFunctions.push_back(NewF);
 412       }
 413
 414       delete ToOptimizeLoopExtracted;
 415       BD.setNewProgram(ToNotOptimize);
 416       return MadeChange;
 417     }
 418
 419     outs() << "*** Loop extraction successful!\n";
 420
 421     std::vector<std::pair<std::string, FunctionType*> > MisCompFunctions;
 422     for (Module::iterator I = ToOptimizeLoopExtracted->begin(),
 423            E = ToOptimizeLoopExtracted->end(); I != E; ++I)
 424       if (!I->isDeclaration())
 425         MisCompFunctions.emplace_back(I->getName(), I->getFunctionType());
 426
 427     // Okay, great!  Now we know that we extracted a loop and that loop
 428     // extraction both didn't break the program, and didn't mask the problem.
 429     // Replace the current program with the loop extracted version, and try to
 430     // extract another loop.
 431     if (Linker::linkModules(*ToNotOptimize, *ToOptimizeLoopExtracted,
 432                             diagnosticHandler))
 433       exit(1);
 434
 435     delete ToOptimizeLoopExtracted;
 436
 437     // All of the Function*'s in the MiscompiledFunctions list are in the old
 438     // module.  Update this list to include all of the functions in the
 439     // optimized and loop extracted module.
 440     MiscompiledFunctions.clear();
 441     for (unsigned i = 0, e = MisCompFunctions.size(); i != e; ++i) {
 442       Function *NewF = ToNotOptimize->getFunction(MisCompFunctions[i].first);
 443
 444       assert(NewF && "Function not found??");
 445       MiscompiledFunctions.push_back(NewF);
 446     }
 447
 448     BD.setNewProgram(ToNotOptimize);
 449     MadeChange = true;
 450   }
 451 }
 452
 453 namespace {
 454   class ReduceMiscompiledBlocks : public ListReducer<BasicBlock*> {
 455     BugDriver &BD;
 456     bool (*TestFn)(BugDriver &, Module *, Module *, std::string &);
 457     std::vector<Function*> FunctionsBeingTested;
 458   public:
 459     ReduceMiscompiledBlocks(BugDriver &bd,
 460                             bool (*F)(BugDriver &, Module *, Module *,
 461                                       std::string &),
 462                             const std::vector<Function*> &Fns)
 463       : BD(bd), TestFn(F), FunctionsBeingTested(Fns) {}
 464
 465     TestResult doTest(std::vector<BasicBlock*> &Prefix,
 466                       std::vector<BasicBlock*> &Suffix,
 467                       std::string &Error) override {
 468       if (!Suffix.empty()) {
 469         bool Ret = TestFuncs(Suffix, Error);
 470         if (!Error.empty())
 471           return InternalError;
 472         if (Ret)
 473           return KeepSuffix;
 474       }
 475       if (!Prefix.empty()) {
 476         bool Ret = TestFuncs(Prefix, Error);
 477         if (!Error.empty())
 478           return InternalError;
 479         if (Ret)
 480           return KeepPrefix;
 481       }
 482       return NoFailure;
 483     }
 484
 485     bool TestFuncs(const std::vector<BasicBlock*> &BBs, std::string &Error);
 486   };
 487 }
 488
 489 /// TestFuncs - Extract all blocks for the miscompiled functions except for the
 490 /// specified blocks.  If the problem still exists, return true.
 491 ///
 492 bool ReduceMiscompiledBlocks::TestFuncs(const std::vector<BasicBlock*> &BBs,
 493                                         std::string &Error) {
 494   // Test to see if the function is misoptimized if we ONLY run it on the
 495   // functions listed in Funcs.
 496   outs() << "Checking to see if the program is misoptimized when all ";
 497   if (!BBs.empty()) {
 498     outs() << "but these " << BBs.size() << " blocks are extracted: ";
 499     for (unsigned i = 0, e = BBs.size() < 10 ? BBs.size() : 10; i != e; ++i)
 500       outs() << BBs[i]->getName() << " ";
 501     if (BBs.size() > 10) outs() << "...";
 502   } else {
 503     outs() << "blocks are extracted.";
 504   }
 505   outs() << '\n';
 506
 507   // Split the module into the two halves of the program we want.
 508   ValueToValueMapTy VMap;
 509   Module *Clone = CloneModule(BD.getProgram(), VMap).release();
 510   Module *Orig = BD.swapProgramIn(Clone);
 511   std::vector<Function*> FuncsOnClone;
 512   std::vector<BasicBlock*> BBsOnClone;
 513   for (unsigned i = 0, e = FunctionsBeingTested.size(); i != e; ++i) {
 514     Function *F = cast<Function>(VMap[FunctionsBeingTested[i]]);
 515     FuncsOnClone.push_back(F);
 516   }
 517   for (unsigned i = 0, e = BBs.size(); i != e; ++i) {
 518     BasicBlock *BB = cast<BasicBlock>(VMap[BBs[i]]);
 519     BBsOnClone.push_back(BB);
 520   }
 521   VMap.clear();
 522
 523   Module *ToNotOptimize = CloneModule(BD.getProgram(), VMap).release();
 524   Module *ToOptimize = SplitFunctionsOutOfModule(ToNotOptimize,
 525                                                  FuncsOnClone,
 526                                                  VMap);
 527
 528   // Try the extraction.  If it doesn't work, then the block extractor crashed
 529   // or something, in which case bugpoint can't chase down this possibility.
 530   if (std::unique_ptr<Module> New =
 531           BD.extractMappedBlocksFromModule(BBsOnClone, ToOptimize)) {
 532     delete ToOptimize;
 533     // Run the predicate,
 534     // note that the predicate will delete both input modules.
 535     bool Ret = TestFn(BD, New.get(), ToNotOptimize, Error);
 536     delete BD.swapProgramIn(Orig);
 537     return Ret;
 538   }
 539   delete BD.swapProgramIn(Orig);
 540   delete ToOptimize;
 541   delete ToNotOptimize;
 542   return false;
 543 }
 544
 545
 546 /// ExtractBlocks - Given a reduced list of functions that still expose the bug,
 547 /// extract as many basic blocks from the region as possible without obscuring
 548 /// the bug.
 549 ///
 550 static bool ExtractBlocks(BugDriver &BD,
 551                           bool (*TestFn)(BugDriver &, Module *, Module *,
 552                                          std::string &),
 553                           std::vector<Function*> &MiscompiledFunctions,
 554                           std::string &Error) {
 555   if (BugpointIsInterrupted) return false;
 556
 557   std::vector<BasicBlock*> Blocks;
 558   for (unsigned i = 0, e = MiscompiledFunctions.size(); i != e; ++i)
 559     for (BasicBlock &BB : *MiscompiledFunctions[i])
 560       Blocks.push_back(&BB);
 561
 562   // Use the list reducer to identify blocks that can be extracted without
 563   // obscuring the bug.  The Blocks list will end up containing blocks that must
 564   // be retained from the original program.
 565   unsigned OldSize = Blocks.size();
 566
 567   // Check to see if all blocks are extractible first.
 568   bool Ret = ReduceMiscompiledBlocks(BD, TestFn, MiscompiledFunctions)
 569                                   .TestFuncs(std::vector<BasicBlock*>(), Error);
 570   if (!Error.empty())
 571     return false;
 572   if (Ret) {
 573     Blocks.clear();
 574   } else {
 575     ReduceMiscompiledBlocks(BD, TestFn,
 576                             MiscompiledFunctions).reduceList(Blocks, Error);
 577     if (!Error.empty())
 578       return false;
 579     if (Blocks.size() == OldSize)
 580       return false;
 581   }
 582
 583   ValueToValueMapTy VMap;
 584   Module *ProgClone = CloneModule(BD.getProgram(), VMap).release();
 585   Module *ToExtract = SplitFunctionsOutOfModule(ProgClone,
 586                                                 MiscompiledFunctions,
 587                                                 VMap);
 588   std::unique_ptr<Module> Extracted =
 589       BD.extractMappedBlocksFromModule(Blocks, ToExtract);
 590   if (!Extracted) {
 591     // Weird, extraction should have worked.
 592     errs() << "Nondeterministic problem extracting blocks??\n";
 593     delete ProgClone;
 594     delete ToExtract;
 595     return false;
 596   }
 597
 598   // Otherwise, block extraction succeeded.  Link the two program fragments back
 599   // together.
 600   delete ToExtract;
 601
 602   std::vector<std::pair<std::string, FunctionType*> > MisCompFunctions;
 603   for (Module::iterator I = Extracted->begin(), E = Extracted->end();
 604        I != E; ++I)
 605     if (!I->isDeclaration())
 606       MisCompFunctions.emplace_back(I->getName(), I->getFunctionType());
 607
 608   if (Linker::linkModules(*ProgClone, *Extracted, diagnosticHandler))
 609     exit(1);
 610
 611   // Set the new program and delete the old one.
 612   BD.setNewProgram(ProgClone);
 613
 614   // Update the list of miscompiled functions.
 615   MiscompiledFunctions.clear();
 616
 617   for (unsigned i = 0, e = MisCompFunctions.size(); i != e; ++i) {
 618     Function *NewF = ProgClone->getFunction(MisCompFunctions[i].first);
 619     assert(NewF && "Function not found??");
 620     MiscompiledFunctions.push_back(NewF);
 621   }
 622
 623   return true;
 624 }
 625
 626
 627 /// DebugAMiscompilation - This is a generic driver to narrow down
 628 /// miscompilations, either in an optimization or a code generator.
 629 ///
 630 static std::vector<Function*>
 631 DebugAMiscompilation(BugDriver &BD,
 632                      bool (*TestFn)(BugDriver &, Module *, Module *,
 633                                     std::string &),
 634                      std::string &Error) {
 635   // Okay, now that we have reduced the list of passes which are causing the
 636   // failure, see if we can pin down which functions are being
 637   // miscompiled... first build a list of all of the non-external functions in
 638   // the program.
 639   std::vector<Function*> MiscompiledFunctions;
 640   Module *Prog = BD.getProgram();
 641   for (Function &F : *Prog)
 642     if (!F.isDeclaration())
 643       MiscompiledFunctions.push_back(&F);
 644
 645   // Do the reduction...
 646   if (!BugpointIsInterrupted)
 647     ReduceMiscompilingFunctions(BD, TestFn).reduceList(MiscompiledFunctions,
 648                                                        Error);
 649   if (!Error.empty()) {
 650     errs() << "\n***Cannot reduce functions: ";
 651     return MiscompiledFunctions;
 652   }
 653   outs() << "\n*** The following function"
 654          << (MiscompiledFunctions.size() == 1 ? " is" : "s are")
 655          << " being miscompiled: ";
 656   PrintFunctionList(MiscompiledFunctions);
 657   outs() << '\n';
 658
 659   // See if we can rip any loops out of the miscompiled functions and still
 660   // trigger the problem.
 661
 662   if (!BugpointIsInterrupted && !DisableLoopExtraction) {
 663     bool Ret = ExtractLoops(BD, TestFn, MiscompiledFunctions, Error);
 664     if (!Error.empty())
 665       return MiscompiledFunctions;
 666     if (Ret) {
 667       // Okay, we extracted some loops and the problem still appears.  See if
 668       // we can eliminate some of the created functions from being candidates.
 669       DisambiguateGlobalSymbols(BD.getProgram());
 670
 671       // Do the reduction...
 672       if (!BugpointIsInterrupted)
 673         ReduceMiscompilingFunctions(BD, TestFn).reduceList(MiscompiledFunctions,
 674                                                            Error);
 675       if (!Error.empty())
 676         return MiscompiledFunctions;
 677
 678       outs() << "\n*** The following function"
 679              << (MiscompiledFunctions.size() == 1 ? " is" : "s are")
 680              << " being miscompiled: ";
 681       PrintFunctionList(MiscompiledFunctions);
 682       outs() << '\n';
 683     }
 684   }
 685
 686   if (!BugpointIsInterrupted && !DisableBlockExtraction) {
 687     bool Ret = ExtractBlocks(BD, TestFn, MiscompiledFunctions, Error);
 688     if (!Error.empty())
 689       return MiscompiledFunctions;
 690     if (Ret) {
 691       // Okay, we extracted some blocks and the problem still appears.  See if
 692       // we can eliminate some of the created functions from being candidates.
 693       DisambiguateGlobalSymbols(BD.getProgram());
 694
 695       // Do the reduction...
 696       ReduceMiscompilingFunctions(BD, TestFn).reduceList(MiscompiledFunctions,
 697                                                          Error);
 698       if (!Error.empty())
 699         return MiscompiledFunctions;
 700
 701       outs() << "\n*** The following function"
 702              << (MiscompiledFunctions.size() == 1 ? " is" : "s are")
 703              << " being miscompiled: ";
 704       PrintFunctionList(MiscompiledFunctions);
 705       outs() << '\n';
 706     }
 707   }
 708
 709   return MiscompiledFunctions;
 710 }
 711
 712 /// TestOptimizer - This is the predicate function used to check to see if the
 713 /// "Test" portion of the program is misoptimized.  If so, return true.  In any
 714 /// case, both module arguments are deleted.
 715 ///
 716 static bool TestOptimizer(BugDriver &BD, Module *Test, Module *Safe,
 717                           std::string &Error) {
 718   // Run the optimization passes on ToOptimize, producing a transformed version
 719   // of the functions being tested.
 720   outs() << "  Optimizing functions being tested: ";
 721   std::unique_ptr<Module> Optimized = BD.runPassesOn(Test, BD.getPassesToRun(),
 722                                                      /*AutoDebugCrashes*/ true);
 723   outs() << "done.\n";
 724   delete Test;
 725
 726   outs() << "  Checking to see if the merged program executes correctly: ";
 727   bool Broken;
 728   Module *New =
 729       TestMergedProgram(BD, Optimized.get(), Safe, true, Error, Broken);
 730   if (New) {
 731     outs() << (Broken ? " nope.\n" : " yup.\n");
 732     // Delete the original and set the new program.
 733     delete BD.swapProgramIn(New);
 734   }
 735   return Broken;
 736 }
 737
 738
 739 /// debugMiscompilation - This method is used when the passes selected are not
 740 /// crashing, but the generated output is semantically different from the
 741 /// input.
 742 ///
 743 void BugDriver::debugMiscompilation(std::string *Error) {
 744   // Make sure something was miscompiled...
 745   if (!BugpointIsInterrupted)
 746     if (!ReduceMiscompilingPasses(*this).reduceList(PassesToRun, *Error)) {
 747       if (Error->empty())
 748         errs() << "*** Optimized program matches reference output!  No problem"
 749                << " detected...\nbugpoint can't help you with your problem!\n";
 750       return;
 751     }
 752
 753   outs() << "\n*** Found miscompiling pass"
 754          << (getPassesToRun().size() == 1 ? "" : "es") << ": "
 755          << getPassesString(getPassesToRun()) << '\n';
 756   EmitProgressBitcode(Program, "passinput");
 757
 758   std::vector<Function *> MiscompiledFunctions =
 759     DebugAMiscompilation(*this, TestOptimizer, *Error);
 760   if (!Error->empty())
 761     return;
 762
 763   // Output a bunch of bitcode files for the user...
 764   outs() << "Outputting reduced bitcode files which expose the problem:\n";
 765   ValueToValueMapTy VMap;
 766   Module *ToNotOptimize = CloneModule(getProgram(), VMap).release();
 767   Module *ToOptimize = SplitFunctionsOutOfModule(ToNotOptimize,
 768                                                  MiscompiledFunctions,
 769                                                  VMap);
 770
 771   outs() << "  Non-optimized portion: ";
 772   EmitProgressBitcode(ToNotOptimize, "tonotoptimize", true);
 773   delete ToNotOptimize;  // Delete hacked module.
 774
 775   outs() << "  Portion that is input to optimizer: ";
 776   EmitProgressBitcode(ToOptimize, "tooptimize");
 777   delete ToOptimize;      // Delete hacked module.
 778
 779   return;
 780 }
 781
 782 /// CleanupAndPrepareModules - Get the specified modules ready for code
 783 /// generator testing.
 784 ///
 785 static void CleanupAndPrepareModules(BugDriver &BD, Module *&Test,
 786                                      Module *Safe) {
 787   // Clean up the modules, removing extra cruft that we don't need anymore...
 788   Test = BD.performFinalCleanups(Test).release();
 789
 790   // If we are executing the JIT, we have several nasty issues to take care of.
 791   if (!BD.isExecutingJIT()) return;
 792
 793   // First, if the main function is in the Safe module, we must add a stub to
 794   // the Test module to call into it.  Thus, we create a new function `main'
 795   // which just calls the old one.
 796   if (Function *oldMain = Safe->getFunction("main"))
 797     if (!oldMain->isDeclaration()) {
 798       // Rename it
 799       oldMain->setName("llvm_bugpoint_old_main");
 800       // Create a NEW `main' function with same type in the test module.
 801       Function *newMain = Function::Create(oldMain->getFunctionType(),
 802                                            GlobalValue::ExternalLinkage,
 803                                            "main", Test);
 804       // Create an `oldmain' prototype in the test module, which will
 805       // corresponds to the real main function in the same module.
 806       Function *oldMainProto = Function::Create(oldMain->getFunctionType(),
 807                                                 GlobalValue::ExternalLinkage,
 808                                                 oldMain->getName(), Test);
 809       // Set up and remember the argument list for the main function.
 810       std::vector<Value*> args;
 811       for (Function::arg_iterator
 812              I = newMain->arg_begin(), E = newMain->arg_end(),
 813              OI = oldMain->arg_begin(); I != E; ++I, ++OI) {
 814         I->setName(OI->getName());    // Copy argument names from oldMain
 815         args.push_back(&*I);
 816       }
 817
 818       // Call the old main function and return its result
 819       BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(Safe->getContext(), "entry", newMain);
 820       CallInst *call = CallInst::Create(oldMainProto, args, "", BB);
 821
 822       // If the type of old function wasn't void, return value of call
 823       ReturnInst::Create(Safe->getContext(), call, BB);
 824     }
 825
 826   // The second nasty issue we must deal with in the JIT is that the Safe
 827   // module cannot directly reference any functions defined in the test
 828   // module.  Instead, we use a JIT API call to dynamically resolve the
 829   // symbol.
 830
 831   // Add the resolver to the Safe module.
 832   // Prototype: void *getPointerToNamedFunction(const char* Name)
 833   Constant *resolverFunc =
 834     Safe->getOrInsertFunction("getPointerToNamedFunction",
 835                     Type::getInt8PtrTy(Safe->getContext()),
 836                     Type::getInt8PtrTy(Safe->getContext()),
 837                        (Type *)nullptr);
 838
 839   // Use the function we just added to get addresses of functions we need.
 840   for (Module::iterator F = Safe->begin(), E = Safe->end(); F != E; ++F) {
 841     if (F->isDeclaration() && !F->use_empty() && &*F != resolverFunc &&
 842         !F->isIntrinsic() /* ignore intrinsics */) {
 843       Function *TestFn = Test->getFunction(F->getName());
 844
 845       // Don't forward functions which are external in the test module too.
 846       if (TestFn && !TestFn->isDeclaration()) {
 847         // 1. Add a string constant with its name to the global file
 848         Constant *InitArray =
 849           ConstantDataArray::getString(F->getContext(), F->getName());
 850         GlobalVariable *funcName =
 851           new GlobalVariable(*Safe, InitArray->getType(), true /*isConstant*/,
 852                              GlobalValue::InternalLinkage, InitArray,
 853                              F->getName() + "_name");
 854
 855         // 2. Use `GetElementPtr *funcName, 0, 0' to convert the string to an
 856         // sbyte* so it matches the signature of the resolver function.
 857
 858         // GetElementPtr *funcName, ulong 0, ulong 0
 859         std::vector<Constant*> GEPargs(2,
 860                      Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(F->getContext())));
 861         Value *GEP = ConstantExpr::getGetElementPtr(InitArray->getType(),
 862                                                     funcName, GEPargs);
 863         std::vector<Value*> ResolverArgs;
 864         ResolverArgs.push_back(GEP);
 865
 866         // Rewrite uses of F in global initializers, etc. to uses of a wrapper
 867         // function that dynamically resolves the calls to F via our JIT API
 868         if (!F->use_empty()) {
 869           // Create a new global to hold the cached function pointer.
 870           Constant *NullPtr = ConstantPointerNull::get(F->getType());
 871           GlobalVariable *Cache =
 872             new GlobalVariable(*F->getParent(), F->getType(),
 873                                false, GlobalValue::InternalLinkage,
 874                                NullPtr,F->getName()+".fpcache");
 875
 876           // Construct a new stub function that will re-route calls to F
 877           FunctionType *FuncTy = F->getFunctionType();
 878           Function *FuncWrapper = Function::Create(FuncTy,
 879                                                    GlobalValue::InternalLinkage,
 880                                                    F->getName() + "_wrapper",
 881                                                    F->getParent());
 882           BasicBlock *EntryBB  = BasicBlock::Create(F->getContext(),
 883                                                     "entry", FuncWrapper);
 884           BasicBlock *DoCallBB = BasicBlock::Create(F->getContext(),
 885                                                     "usecache", FuncWrapper);
 886           BasicBlock *LookupBB = BasicBlock::Create(F->getContext(),
 887                                                     "lookupfp", FuncWrapper);
 888
 889           // Check to see if we already looked up the value.
 890           Value *CachedVal = new LoadInst(Cache, "fpcache", EntryBB);
 891           Value *IsNull = new ICmpInst(*EntryBB, ICmpInst::ICMP_EQ, CachedVal,
 892                                        NullPtr, "isNull");
 893           BranchInst::Create(LookupBB, DoCallBB, IsNull, EntryBB);
 894
 895           // Resolve the call to function F via the JIT API:
 896           //
 897           // call resolver(GetElementPtr...)
 898           CallInst *Resolver =
 899             CallInst::Create(resolverFunc, ResolverArgs, "resolver", LookupBB);
 900
 901           // Cast the result from the resolver to correctly-typed function.
 902           CastInst *CastedResolver =
 903             new BitCastInst(Resolver,
 904                             PointerType::getUnqual(F->getFunctionType()),
 905                             "resolverCast", LookupBB);
 906
 907           // Save the value in our cache.
 908           new StoreInst(CastedResolver, Cache, LookupBB);
 909           BranchInst::Create(DoCallBB, LookupBB);
 910
 911           PHINode *FuncPtr = PHINode::Create(NullPtr->getType(), 2,
 912                                              "fp", DoCallBB);
 913           FuncPtr->addIncoming(CastedResolver, LookupBB);
 914           FuncPtr->addIncoming(CachedVal, EntryBB);
 915
 916           // Save the argument list.
 917           std::vector<Value*> Args;
 918           for (Argument &A : FuncWrapper->args())
 919             Args.push_back(&A);
 920
 921           // Pass on the arguments to the real function, return its result
 922           if (F->getReturnType()->isVoidTy()) {
 923             CallInst::Create(FuncPtr, Args, "", DoCallBB);
 924             ReturnInst::Create(F->getContext(), DoCallBB);
 925           } else {
 926             CallInst *Call = CallInst::Create(FuncPtr, Args,
 927                                               "retval", DoCallBB);
 928             ReturnInst::Create(F->getContext(),Call, DoCallBB);
 929           }
 930
 931           // Use the wrapper function instead of the old function
 932           F->replaceAllUsesWith(FuncWrapper);
 933         }
 934       }
 935     }
 936   }
 937
 938   if (verifyModule(*Test) || verifyModule(*Safe)) {
 939     errs() << "Bugpoint has a bug, which corrupted a module!!\n";
 940     abort();
 941   }
 942 }
 943
 944
 945
 946 /// TestCodeGenerator - This is the predicate function used to check to see if
 947 /// the "Test" portion of the program is miscompiled by the code generator under
 948 /// test.  If so, return true.  In any case, both module arguments are deleted.
 949 ///
 950 static bool TestCodeGenerator(BugDriver &BD, Module *Test, Module *Safe,
 951                               std::string &Error) {
 952   CleanupAndPrepareModules(BD, Test, Safe);
 953
 954   SmallString<128> TestModuleBC;
 955   int TestModuleFD;
 956   std::error_code EC = sys::fs::createTemporaryFile("bugpoint.test", "bc",
 957                                                     TestModuleFD, TestModuleBC);
 958   if (EC) {
 959     errs() << BD.getToolName() << "Error making unique filename: "
 960            << EC.message() << "\n";
 961     exit(1);
 962   }
 963   if (BD.writeProgramToFile(TestModuleBC.str(), TestModuleFD, Test)) {
 964     errs() << "Error writing bitcode to `" << TestModuleBC.str()
 965            << "'\nExiting.";
 966     exit(1);
 967   }
 968   delete Test;
 969
 970   FileRemover TestModuleBCRemover(TestModuleBC.str(), !SaveTemps);
 971
 972   // Make the shared library
 973   SmallString<128> SafeModuleBC;
 974   int SafeModuleFD;
 975   EC = sys::fs::createTemporaryFile("bugpoint.safe", "bc", SafeModuleFD,
 976                                     SafeModuleBC);
 977   if (EC) {
 978     errs() << BD.getToolName() << "Error making unique filename: "
 979            << EC.message() << "\n";
 980     exit(1);
 981   }
 982
 983   if (BD.writeProgramToFile(SafeModuleBC.str(), SafeModuleFD, Safe)) {
 984     errs() << "Error writing bitcode to `" << SafeModuleBC
 985            << "'\nExiting.";
 986     exit(1);
 987   }
 988
 989   FileRemover SafeModuleBCRemover(SafeModuleBC.str(), !SaveTemps);
 990
 991   std::string SharedObject = BD.compileSharedObject(SafeModuleBC.str(), Error);
 992   if (!Error.empty())
 993     return false;
 994   delete Safe;
 995
 996   FileRemover SharedObjectRemover(SharedObject, !SaveTemps);
 997
 998   // Run the code generator on the `Test' code, loading the shared library.
 999   // The function returns whether or not the new output differs from reference.
1000   bool Result = BD.diffProgram(BD.getProgram(), TestModuleBC.str(),
1001                                SharedObject, false, &Error);
1002   if (!Error.empty())
1003     return false;
1004
1005   if (Result)
1006     errs() << ": still failing!\n";
1007   else
1008     errs() << ": didn't fail.\n";
1009
1010   return Result;
1011 }
1012
1013
1014 /// debugCodeGenerator - debug errors in LLC, LLI, or CBE.
1015 ///
1016 bool BugDriver::debugCodeGenerator(std::string *Error) {
1017   if ((void*)SafeInterpreter == (void*)Interpreter) {
1018     std::string Result = executeProgramSafely(Program, "bugpoint.safe.out",
1019                                               Error);
1020     if (Error->empty()) {
1021       outs() << "\n*** The \"safe\" i.e. 'known good' backend cannot match "
1022              << "the reference diff.  This may be due to a\n    front-end "
1023              << "bug or a bug in the original program, but this can also "
1024              << "happen if bugpoint isn't running the program with the "
1025              << "right flags or input.\n    I left the result of executing "
1026              << "the program with the \"safe\" backend in this file for "
1027              << "you: '"
1028              << Result << "'.\n";
1029     }
1030     return true;
1031   }
1032
1033   DisambiguateGlobalSymbols(Program);
1034
1035   std::vector<Function*> Funcs = DebugAMiscompilation(*this, TestCodeGenerator,
1036                                                       *Error);
1037   if (!Error->empty())
1038     return true;
1039
1040   // Split the module into the two halves of the program we want.
1041   ValueToValueMapTy VMap;
1042   Module *ToNotCodeGen = CloneModule(getProgram(), VMap).release();
1043   Module *ToCodeGen = SplitFunctionsOutOfModule(ToNotCodeGen, Funcs, VMap);
1044
1045   // Condition the modules
1046   CleanupAndPrepareModules(*this, ToCodeGen, ToNotCodeGen);
1047
1048   SmallString<128> TestModuleBC;
1049   int TestModuleFD;
1050   std::error_code EC = sys::fs::createTemporaryFile("bugpoint.test", "bc",
1051                                                     TestModuleFD, TestModuleBC);
1052   if (EC) {
1053     errs() << getToolName() << "Error making unique filename: "
1054            << EC.message() << "\n";
1055     exit(1);
1056   }
1057
1058   if (writeProgramToFile(TestModuleBC.str(), TestModuleFD, ToCodeGen)) {
1059     errs() << "Error writing bitcode to `" << TestModuleBC
1060            << "'\nExiting.";
1061     exit(1);
1062   }
1063   delete ToCodeGen;
1064
1065   // Make the shared library
1066   SmallString<128> SafeModuleBC;
1067   int SafeModuleFD;
1068   EC = sys::fs::createTemporaryFile("bugpoint.safe", "bc", SafeModuleFD,
1069                                     SafeModuleBC);
1070   if (EC) {
1071     errs() << getToolName() << "Error making unique filename: "
1072            << EC.message() << "\n";
1073     exit(1);
1074   }
1075
1076   if (writeProgramToFile(SafeModuleBC.str(), SafeModuleFD, ToNotCodeGen)) {
1077     errs() << "Error writing bitcode to `" << SafeModuleBC
1078            << "'\nExiting.";
1079     exit(1);
1080   }
1081   std::string SharedObject = compileSharedObject(SafeModuleBC.str(), *Error);
1082   if (!Error->empty())
1083     return true;
1084   delete ToNotCodeGen;
1085
1086   outs() << "You can reproduce the problem with the command line: \n";
1087   if (isExecutingJIT()) {
1088     outs() << "  lli -load " << SharedObject << " " << TestModuleBC;
1089   } else {
1090     outs() << "  llc " << TestModuleBC << " -o " << TestModuleBC
1091            << ".s\n";
1092     outs() << "  cc " << SharedObject << " " << TestModuleBC.str()
1093               << ".s -o " << TestModuleBC << ".exe";
1094 #if defined (HAVE_LINK_R)
1095     outs() << " -Wl,-R.";
1096 #endif
1097     outs() << "\n";
1098     outs() << "  " << TestModuleBC << ".exe";
1099   }
1100   for (unsigned i = 0, e = InputArgv.size(); i != e; ++i)
1101     outs() << " " << InputArgv[i];
1102   outs() << '\n';
1103   outs() << "The shared object was created with:\n  llc -march=c "
1104          << SafeModuleBC.str() << " -o temporary.c\n"
1105          << "  cc -xc temporary.c -O2 -o " << SharedObject;
1106   if (TargetTriple.getArch() == Triple::sparc)
1107     outs() << " -G";              // Compile a shared library, `-G' for Sparc
1108   else
1109     outs() << " -fPIC -shared";   // `-shared' for Linux/X86, maybe others
1110
1111   outs() << " -fno-strict-aliasing\n";
1112
1113   return false;
1114 }