tools/bugpoint/Miscompilation.cpp

   1 //===- Miscompilation.cpp - Debug program miscompilations -----------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source 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 "llvm/Constants.h"
  18 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  19 #include "llvm/Instructions.h"
  20 #include "llvm/Linker.h"
  21 #include "llvm/Module.h"
  22 #include "llvm/Pass.h"
  23 #include "llvm/Analysis/Verifier.h"
  24 #include "llvm/Support/Mangler.h"
  25 #include "llvm/Transforms/Utils/Cloning.h"
  26 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  27 #include "llvm/Support/FileUtilities.h"
  28 #include "llvm/Config/config.h"   // for HAVE_LINK_R
  29 using namespace llvm;
  30
  31 namespace llvm {
  32   extern cl::list<std::string> InputArgv;
  33 }
  34
  35 namespace {
  36   static llvm::cl::opt<bool>
  37     DisableLoopExtraction("disable-loop-extraction",
  38         cl::desc("Don't extract loops when searching for miscompilations"),
  39         cl::init(false));
  40
  41   class ReduceMiscompilingPasses : public ListReducer<const PassInfo*> {
  42     BugDriver &BD;
  43   public:
  44     ReduceMiscompilingPasses(BugDriver &bd) : BD(bd) {}
  45
  46     virtual TestResult doTest(std::vector<const PassInfo*> &Prefix,
  47                               std::vector<const PassInfo*> &Suffix);
  48   };
  49 }
  50
  51 /// TestResult - After passes have been split into a test group and a control
  52 /// group, see if they still break the program.
  53 ///
  54 ReduceMiscompilingPasses::TestResult
  55 ReduceMiscompilingPasses::doTest(std::vector<const PassInfo*> &Prefix,
  56                                  std::vector<const PassInfo*> &Suffix) {
  57   // First, run the program with just the Suffix passes.  If it is still broken
  58   // with JUST the kept passes, discard the prefix passes.
  59   std::cout << "Checking to see if '" << getPassesString(Suffix)
  60             << "' compile correctly: ";
  61
  62   std::string BytecodeResult;
  63   if (BD.runPasses(Suffix, BytecodeResult, false/*delete*/, true/*quiet*/)) {
  64     std::cerr << " Error running this sequence of passes"
  65               << " on the input program!\n";
  66     BD.setPassesToRun(Suffix);
  67     BD.EmitProgressBytecode("pass-error",  false);
  68     exit(BD.debugOptimizerCrash());
  69   }
  70
  71   // Check to see if the finished program matches the reference output...
  72   if (BD.diffProgram(BytecodeResult, "", true /*delete bytecode*/)) {
  73     std::cout << " nope.\n";
  74     if (Suffix.empty()) {
  75       std::cerr << BD.getToolName() << ": I'm confused: the test fails when "
  76                 << "no passes are run, nondeterministic program?\n";
  77       exit(1);
  78     }
  79     return KeepSuffix;         // Miscompilation detected!
  80   }
  81   std::cout << " yup.\n";      // No miscompilation!
  82
  83   if (Prefix.empty()) return NoFailure;
  84
  85   // Next, see if the program is broken if we run the "prefix" passes first,
  86   // then separately run the "kept" passes.
  87   std::cout << "Checking to see if '" << getPassesString(Prefix)
  88             << "' compile correctly: ";
  89
  90   // If it is not broken with the kept passes, it's possible that the prefix
  91   // passes must be run before the kept passes to break it.  If the program
  92   // WORKS after the prefix passes, but then fails if running the prefix AND
  93   // kept passes, we can update our bytecode file to include the result of the
  94   // prefix passes, then discard the prefix passes.
  95   //
  96   if (BD.runPasses(Prefix, BytecodeResult, false/*delete*/, true/*quiet*/)) {
  97     std::cerr << " Error running this sequence of passes"
  98               << " on the input program!\n";
  99     BD.setPassesToRun(Prefix);
 100     BD.EmitProgressBytecode("pass-error",  false);
 101     exit(BD.debugOptimizerCrash());
 102   }
 103
 104   // If the prefix maintains the predicate by itself, only keep the prefix!
 105   if (BD.diffProgram(BytecodeResult)) {
 106     std::cout << " nope.\n";
 107     sys::Path(BytecodeResult).eraseFromDisk();
 108     return KeepPrefix;
 109   }
 110   std::cout << " yup.\n";      // No miscompilation!
 111
 112   // Ok, so now we know that the prefix passes work, try running the suffix
 113   // passes on the result of the prefix passes.
 114   //
 115   Module *PrefixOutput = ParseInputFile(BytecodeResult);
 116   if (PrefixOutput == 0) {
 117     std::cerr << BD.getToolName() << ": Error reading bytecode file '"
 118               << BytecodeResult << "'!\n";
 119     exit(1);
 120   }
 121   sys::Path(BytecodeResult).eraseFromDisk();  // No longer need the file on disk
 122
 123   // Don't check if there are no passes in the suffix.
 124   if (Suffix.empty())
 125     return NoFailure;
 126
 127   std::cout << "Checking to see if '" << getPassesString(Suffix)
 128             << "' passes compile correctly after the '"
 129             << getPassesString(Prefix) << "' passes: ";
 130
 131   Module *OriginalInput = BD.swapProgramIn(PrefixOutput);
 132   if (BD.runPasses(Suffix, BytecodeResult, false/*delete*/, true/*quiet*/)) {
 133     std::cerr << " Error running this sequence of passes"
 134               << " on the input program!\n";
 135     BD.setPassesToRun(Suffix);
 136     BD.EmitProgressBytecode("pass-error",  false);
 137     exit(BD.debugOptimizerCrash());
 138   }
 139
 140   // Run the result...
 141   if (BD.diffProgram(BytecodeResult, "", true/*delete bytecode*/)) {
 142     std::cout << " nope.\n";
 143     delete OriginalInput;     // We pruned down the original input...
 144     return KeepSuffix;
 145   }
 146
 147   // Otherwise, we must not be running the bad pass anymore.
 148   std::cout << " yup.\n";      // No miscompilation!
 149   delete BD.swapProgramIn(OriginalInput); // Restore orig program & free test
 150   return NoFailure;
 151 }
 152
 153 namespace {
 154   class ReduceMiscompilingFunctions : public ListReducer<Function*> {
 155     BugDriver &BD;
 156     bool (*TestFn)(BugDriver &, Module *, Module *);
 157   public:
 158     ReduceMiscompilingFunctions(BugDriver &bd,
 159                                 bool (*F)(BugDriver &, Module *, Module *))
 160       : BD(bd), TestFn(F) {}
 161
 162     virtual TestResult doTest(std::vector<Function*> &Prefix,
 163                               std::vector<Function*> &Suffix) {
 164       if (!Suffix.empty() && TestFuncs(Suffix))
 165         return KeepSuffix;
 166       if (!Prefix.empty() && TestFuncs(Prefix))
 167         return KeepPrefix;
 168       return NoFailure;
 169     }
 170
 171     bool TestFuncs(const std::vector<Function*> &Prefix);
 172   };
 173 }
 174
 175 /// TestMergedProgram - Given two modules, link them together and run the
 176 /// program, checking to see if the program matches the diff.  If the diff
 177 /// matches, return false, otherwise return true.  If the DeleteInputs argument
 178 /// is set to true then this function deletes both input modules before it
 179 /// returns.
 180 ///
 181 static bool TestMergedProgram(BugDriver &BD, Module *M1, Module *M2,
 182                               bool DeleteInputs) {
 183   // Link the two portions of the program back to together.
 184   std::string ErrorMsg;
 185   if (!DeleteInputs) {
 186     M1 = CloneModule(M1);
 187     M2 = CloneModule(M2);
 188   }
 189   if (Linker::LinkModules(M1, M2, &ErrorMsg)) {
 190     std::cerr << BD.getToolName() << ": Error linking modules together:"
 191               << ErrorMsg << '\n';
 192     exit(1);
 193   }
 194   delete M2;   // We are done with this module.
 195
 196   Module *OldProgram = BD.swapProgramIn(M1);
 197
 198   // Execute the program.  If it does not match the expected output, we must
 199   // return true.
 200   bool Broken = BD.diffProgram();
 201
 202   // Delete the linked module & restore the original
 203   BD.swapProgramIn(OldProgram);
 204   delete M1;
 205   return Broken;
 206 }
 207
 208 /// TestFuncs - split functions in a Module into two groups: those that are
 209 /// under consideration for miscompilation vs. those that are not, and test
 210 /// accordingly. Each group of functions becomes a separate Module.
 211 ///
 212 bool ReduceMiscompilingFunctions::TestFuncs(const std::vector<Function*>&Funcs){
 213   // Test to see if the function is misoptimized if we ONLY run it on the
 214   // functions listed in Funcs.
 215   std::cout << "Checking to see if the program is misoptimized when "
 216             << (Funcs.size()==1 ? "this function is" : "these functions are")
 217             << " run through the pass"
 218             << (BD.getPassesToRun().size() == 1 ? "" : "es") << ":";
 219   PrintFunctionList(Funcs);
 220   std::cout << '\n';
 221
 222   // Split the module into the two halves of the program we want.
 223   Module *ToNotOptimize = CloneModule(BD.getProgram());
 224   Module *ToOptimize = SplitFunctionsOutOfModule(ToNotOptimize, Funcs);
 225
 226   // Run the predicate, not that the predicate will delete both input modules.
 227   return TestFn(BD, ToOptimize, ToNotOptimize);
 228 }
 229
 230 /// DisambiguateGlobalSymbols - Mangle symbols to guarantee uniqueness by
 231 /// modifying predominantly internal symbols rather than external ones.
 232 ///
 233 static void DisambiguateGlobalSymbols(Module *M) {
 234   // Try not to cause collisions by minimizing chances of renaming an
 235   // already-external symbol, so take in external globals and functions as-is.
 236   // The code should work correctly without disambiguation (assuming the same
 237   // mangler is used by the two code generators), but having symbols with the
 238   // same name causes warnings to be emitted by the code generator.
 239   Mangler Mang(*M);
 240   // Agree with the CBE on symbol naming
 241   Mang.markCharUnacceptable('.');
 242   Mang.setPreserveAsmNames(true);
 243   for (Module::global_iterator I = M->global_begin(), E = M->global_end();
 244        I != E; ++I)
 245     I->setName(Mang.getValueName(I));
 246   for (Module::iterator  I = M->begin(),  E = M->end();  I != E; ++I)
 247     I->setName(Mang.getValueName(I));
 248 }
 249
 250 /// ExtractLoops - Given a reduced list of functions that still exposed the bug,
 251 /// check to see if we can extract the loops in the region without obscuring the
 252 /// bug.  If so, it reduces the amount of code identified.
 253 ///
 254 static bool ExtractLoops(BugDriver &BD,
 255                          bool (*TestFn)(BugDriver &, Module *, Module *),
 256                          std::vector<Function*> &MiscompiledFunctions) {
 257   bool MadeChange = false;
 258   while (1) {
 259     if (BugpointIsInterrupted) return MadeChange;
 260
 261     Module *ToNotOptimize = CloneModule(BD.getProgram());
 262     Module *ToOptimize = SplitFunctionsOutOfModule(ToNotOptimize,
 263                                                    MiscompiledFunctions);
 264     Module *ToOptimizeLoopExtracted = BD.ExtractLoop(ToOptimize);
 265     if (!ToOptimizeLoopExtracted) {
 266       // If the loop extractor crashed or if there were no extractible loops,
 267       // then this chapter of our odyssey is over with.
 268       delete ToNotOptimize;
 269       delete ToOptimize;
 270       return MadeChange;
 271     }
 272
 273     std::cerr << "Extracted a loop from the breaking portion of the program.\n";
 274
 275     // Bugpoint is intentionally not very trusting of LLVM transformations.  In
 276     // particular, we're not going to assume that the loop extractor works, so
 277     // we're going to test the newly loop extracted program to make sure nothing
 278     // has broken.  If something broke, then we'll inform the user and stop
 279     // extraction.
 280     AbstractInterpreter *AI = BD.switchToCBE();
 281     if (TestMergedProgram(BD, ToOptimizeLoopExtracted, ToNotOptimize, false)) {
 282       BD.switchToInterpreter(AI);
 283
 284       // Merged program doesn't work anymore!
 285       std::cerr << "  *** ERROR: Loop extraction broke the program. :("
 286                 << " Please report a bug!\n";
 287       std::cerr << "      Continuing on with un-loop-extracted version.\n";
 288
 289       BD.writeProgramToFile("bugpoint-loop-extract-fail-tno.bc", ToNotOptimize);
 290       BD.writeProgramToFile("bugpoint-loop-extract-fail-to.bc", ToOptimize);
 291       BD.writeProgramToFile("bugpoint-loop-extract-fail-to-le.bc",
 292                             ToOptimizeLoopExtracted);
 293
 294       std::cerr << "Please submit the bugpoint-loop-extract-fail-*.bc files.\n";
 295       delete ToOptimize;
 296       delete ToNotOptimize;
 297       delete ToOptimizeLoopExtracted;
 298       return MadeChange;
 299     }
 300     delete ToOptimize;
 301     BD.switchToInterpreter(AI);
 302
 303     std::cout << "  Testing after loop extraction:\n";
 304     // Clone modules, the tester function will free them.
 305     Module *TOLEBackup = CloneModule(ToOptimizeLoopExtracted);
 306     Module *TNOBackup  = CloneModule(ToNotOptimize);
 307     if (!TestFn(BD, ToOptimizeLoopExtracted, ToNotOptimize)) {
 308       std::cout << "*** Loop extraction masked the problem.  Undoing.\n";
 309       // If the program is not still broken, then loop extraction did something
 310       // that masked the error.  Stop loop extraction now.
 311       delete TOLEBackup;
 312       delete TNOBackup;
 313       return MadeChange;
 314     }
 315     ToOptimizeLoopExtracted = TOLEBackup;
 316     ToNotOptimize = TNOBackup;
 317
 318     std::cout << "*** Loop extraction successful!\n";
 319
 320     std::vector<std::pair<std::string, const FunctionType*> > MisCompFunctions;
 321     for (Module::iterator I = ToOptimizeLoopExtracted->begin(),
 322            E = ToOptimizeLoopExtracted->end(); I != E; ++I)
 323       if (!I->isExternal())
 324         MisCompFunctions.push_back(std::make_pair(I->getName(),
 325                                                   I->getFunctionType()));
 326
 327     // Okay, great!  Now we know that we extracted a loop and that loop
 328     // extraction both didn't break the program, and didn't mask the problem.
 329     // Replace the current program with the loop extracted version, and try to
 330     // extract another loop.
 331     std::string ErrorMsg;
 332     if (Linker::LinkModules(ToNotOptimize, ToOptimizeLoopExtracted, &ErrorMsg)){
 333       std::cerr << BD.getToolName() << ": Error linking modules together:"
 334                 << ErrorMsg << '\n';
 335       exit(1);
 336     }
 337     delete ToOptimizeLoopExtracted;
 338
 339     // All of the Function*'s in the MiscompiledFunctions list are in the old
 340     // module.  Update this list to include all of the functions in the
 341     // optimized and loop extracted module.
 342     MiscompiledFunctions.clear();
 343     for (unsigned i = 0, e = MisCompFunctions.size(); i != e; ++i) {
 344       Function *NewF = ToNotOptimize->getFunction(MisCompFunctions[i].first,
 345                                                   MisCompFunctions[i].second);
 346       assert(NewF && "Function not found??");
 347       MiscompiledFunctions.push_back(NewF);
 348     }
 349
 350     BD.setNewProgram(ToNotOptimize);
 351     MadeChange = true;
 352   }
 353 }
 354
 355 namespace {
 356   class ReduceMiscompiledBlocks : public ListReducer<BasicBlock*> {
 357     BugDriver &BD;
 358     bool (*TestFn)(BugDriver &, Module *, Module *);
 359     std::vector<Function*> FunctionsBeingTested;
 360   public:
 361     ReduceMiscompiledBlocks(BugDriver &bd,
 362                             bool (*F)(BugDriver &, Module *, Module *),
 363                             const std::vector<Function*> &Fns)
 364       : BD(bd), TestFn(F), FunctionsBeingTested(Fns) {}
 365
 366     virtual TestResult doTest(std::vector<BasicBlock*> &Prefix,
 367                               std::vector<BasicBlock*> &Suffix) {
 368       if (!Suffix.empty() && TestFuncs(Suffix))
 369         return KeepSuffix;
 370       if (TestFuncs(Prefix))
 371         return KeepPrefix;
 372       return NoFailure;
 373     }
 374
 375     bool TestFuncs(const std::vector<BasicBlock*> &Prefix);
 376   };
 377 }
 378
 379 /// TestFuncs - Extract all blocks for the miscompiled functions except for the
 380 /// specified blocks.  If the problem still exists, return true.
 381 ///
 382 bool ReduceMiscompiledBlocks::TestFuncs(const std::vector<BasicBlock*> &BBs) {
 383   // Test to see if the function is misoptimized if we ONLY run it on the
 384   // functions listed in Funcs.
 385   std::cout << "Checking to see if the program is misoptimized when all ";
 386   if (!BBs.empty()) {
 387     std::cout << "but these " << BBs.size() << " blocks are extracted: ";
 388     for (unsigned i = 0, e = BBs.size() < 10 ? BBs.size() : 10; i != e; ++i)
 389       std::cout << BBs[i]->getName() << " ";
 390     if (BBs.size() > 10) std::cout << "...";
 391   } else {
 392     std::cout << "blocks are extracted.";
 393   }
 394   std::cout << '\n';
 395
 396   // Split the module into the two halves of the program we want.
 397   Module *ToNotOptimize = CloneModule(BD.getProgram());
 398   Module *ToOptimize = SplitFunctionsOutOfModule(ToNotOptimize,
 399                                                  FunctionsBeingTested);
 400
 401   // Try the extraction.  If it doesn't work, then the block extractor crashed
 402   // or something, in which case bugpoint can't chase down this possibility.
 403   if (Module *New = BD.ExtractMappedBlocksFromModule(BBs, ToOptimize)) {
 404     delete ToOptimize;
 405     // Run the predicate, not that the predicate will delete both input modules.
 406     return TestFn(BD, New, ToNotOptimize);
 407   }
 408   delete ToOptimize;
 409   delete ToNotOptimize;
 410   return false;
 411 }
 412
 413
 414 /// ExtractBlocks - Given a reduced list of functions that still expose the bug,
 415 /// extract as many basic blocks from the region as possible without obscuring
 416 /// the bug.
 417 ///
 418 static bool ExtractBlocks(BugDriver &BD,
 419                           bool (*TestFn)(BugDriver &, Module *, Module *),
 420                           std::vector<Function*> &MiscompiledFunctions) {
 421   if (BugpointIsInterrupted) return false;
 422
 423   std::vector<BasicBlock*> Blocks;
 424   for (unsigned i = 0, e = MiscompiledFunctions.size(); i != e; ++i)
 425     for (Function::iterator I = MiscompiledFunctions[i]->begin(),
 426            E = MiscompiledFunctions[i]->end(); I != E; ++I)
 427       Blocks.push_back(I);
 428
 429   // Use the list reducer to identify blocks that can be extracted without
 430   // obscuring the bug.  The Blocks list will end up containing blocks that must
 431   // be retained from the original program.
 432   unsigned OldSize = Blocks.size();
 433
 434   // Check to see if all blocks are extractible first.
 435   if (ReduceMiscompiledBlocks(BD, TestFn,
 436                   MiscompiledFunctions).TestFuncs(std::vector<BasicBlock*>())) {
 437     Blocks.clear();
 438   } else {
 439     ReduceMiscompiledBlocks(BD, TestFn,MiscompiledFunctions).reduceList(Blocks);
 440     if (Blocks.size() == OldSize)
 441       return false;
 442   }
 443
 444   Module *ProgClone = CloneModule(BD.getProgram());
 445   Module *ToExtract = SplitFunctionsOutOfModule(ProgClone,
 446                                                 MiscompiledFunctions);
 447   Module *Extracted = BD.ExtractMappedBlocksFromModule(Blocks, ToExtract);
 448   if (Extracted == 0) {
 449     // Weird, extraction should have worked.
 450     std::cerr << "Nondeterministic problem extracting blocks??\n";
 451     delete ProgClone;
 452     delete ToExtract;
 453     return false;
 454   }
 455
 456   // Otherwise, block extraction succeeded.  Link the two program fragments back
 457   // together.
 458   delete ToExtract;
 459
 460   std::vector<std::pair<std::string, const FunctionType*> > MisCompFunctions;
 461   for (Module::iterator I = Extracted->begin(), E = Extracted->end();
 462        I != E; ++I)
 463     if (!I->isExternal())
 464       MisCompFunctions.push_back(std::make_pair(I->getName(),
 465                                                 I->getFunctionType()));
 466
 467   std::string ErrorMsg;
 468   if (Linker::LinkModules(ProgClone, Extracted, &ErrorMsg)) {
 469     std::cerr << BD.getToolName() << ": Error linking modules together:"
 470               << ErrorMsg << '\n';
 471     exit(1);
 472   }
 473   delete Extracted;
 474
 475   // Set the new program and delete the old one.
 476   BD.setNewProgram(ProgClone);
 477
 478   // Update the list of miscompiled functions.
 479   MiscompiledFunctions.clear();
 480
 481   for (unsigned i = 0, e = MisCompFunctions.size(); i != e; ++i) {
 482     Function *NewF = ProgClone->getFunction(MisCompFunctions[i].first,
 483                                             MisCompFunctions[i].second);
 484     assert(NewF && "Function not found??");
 485     MiscompiledFunctions.push_back(NewF);
 486   }
 487
 488   return true;
 489 }
 490
 491
 492 /// DebugAMiscompilation - This is a generic driver to narrow down
 493 /// miscompilations, either in an optimization or a code generator.
 494 ///
 495 static std::vector<Function*>
 496 DebugAMiscompilation(BugDriver &BD,
 497                      bool (*TestFn)(BugDriver &, Module *, Module *)) {
 498   // Okay, now that we have reduced the list of passes which are causing the
 499   // failure, see if we can pin down which functions are being
 500   // miscompiled... first build a list of all of the non-external functions in
 501   // the program.
 502   std::vector<Function*> MiscompiledFunctions;
 503   Module *Prog = BD.getProgram();
 504   for (Module::iterator I = Prog->begin(), E = Prog->end(); I != E; ++I)
 505     if (!I->isExternal())
 506       MiscompiledFunctions.push_back(I);
 507
 508   // Do the reduction...
 509   if (!BugpointIsInterrupted)
 510     ReduceMiscompilingFunctions(BD, TestFn).reduceList(MiscompiledFunctions);
 511
 512   std::cout << "\n*** The following function"
 513             << (MiscompiledFunctions.size() == 1 ? " is" : "s are")
 514             << " being miscompiled: ";
 515   PrintFunctionList(MiscompiledFunctions);
 516   std::cout << '\n';
 517
 518   // See if we can rip any loops out of the miscompiled functions and still
 519   // trigger the problem.
 520
 521   if (!DisableLoopExtraction)
 522     if (!BugpointIsInterrupted &&
 523         ExtractLoops(BD, TestFn, MiscompiledFunctions)) {
 524     // Okay, we extracted some loops and the problem still appears.  See if we
 525     // can eliminate some of the created functions from being candidates.
 526
 527     // Loop extraction can introduce functions with the same name (foo_code).
 528     // Make sure to disambiguate the symbols so that when the program is split
 529     // apart that we can link it back together again.
 530     DisambiguateGlobalSymbols(BD.getProgram());
 531
 532     // Do the reduction...
 533     if (!BugpointIsInterrupted)
 534       ReduceMiscompilingFunctions(BD, TestFn).reduceList(MiscompiledFunctions);
 535
 536     std::cout << "\n*** The following function"
 537               << (MiscompiledFunctions.size() == 1 ? " is" : "s are")
 538               << " being miscompiled: ";
 539     PrintFunctionList(MiscompiledFunctions);
 540     std::cout << '\n';
 541   }
 542
 543   if (!BugpointIsInterrupted &&
 544       ExtractBlocks(BD, TestFn, MiscompiledFunctions)) {
 545     // Okay, we extracted some blocks and the problem still appears.  See if we
 546     // can eliminate some of the created functions from being candidates.
 547
 548     // Block extraction can introduce functions with the same name (foo_code).
 549     // Make sure to disambiguate the symbols so that when the program is split
 550     // apart that we can link it back together again.
 551     DisambiguateGlobalSymbols(BD.getProgram());
 552
 553     // Do the reduction...
 554     ReduceMiscompilingFunctions(BD, TestFn).reduceList(MiscompiledFunctions);
 555
 556     std::cout << "\n*** The following function"
 557               << (MiscompiledFunctions.size() == 1 ? " is" : "s are")
 558               << " being miscompiled: ";
 559     PrintFunctionList(MiscompiledFunctions);
 560     std::cout << '\n';
 561   }
 562
 563   return MiscompiledFunctions;
 564 }
 565
 566 /// TestOptimizer - This is the predicate function used to check to see if the
 567 /// "Test" portion of the program is misoptimized.  If so, return true.  In any
 568 /// case, both module arguments are deleted.
 569 ///
 570 static bool TestOptimizer(BugDriver &BD, Module *Test, Module *Safe) {
 571   // Run the optimization passes on ToOptimize, producing a transformed version
 572   // of the functions being tested.
 573   std::cout << "  Optimizing functions being tested: ";
 574   Module *Optimized = BD.runPassesOn(Test, BD.getPassesToRun(),
 575                                      /*AutoDebugCrashes*/true);
 576   std::cout << "done.\n";
 577   delete Test;
 578
 579   std::cout << "  Checking to see if the merged program executes correctly: ";
 580   bool Broken = TestMergedProgram(BD, Optimized, Safe, true);
 581   std::cout << (Broken ? " nope.\n" : " yup.\n");
 582   return Broken;
 583 }
 584
 585
 586 /// debugMiscompilation - This method is used when the passes selected are not
 587 /// crashing, but the generated output is semantically different from the
 588 /// input.
 589 ///
 590 bool BugDriver::debugMiscompilation() {
 591   // Make sure something was miscompiled...
 592   if (!BugpointIsInterrupted)
 593     if (!ReduceMiscompilingPasses(*this).reduceList(PassesToRun)) {
 594       std::cerr << "*** Optimized program matches reference output!  No problem"
 595                 << " detected...\nbugpoint can't help you with your problem!\n";
 596       return false;
 597     }
 598
 599   std::cout << "\n*** Found miscompiling pass"
 600             << (getPassesToRun().size() == 1 ? "" : "es") << ": "
 601             << getPassesString(getPassesToRun()) << '\n';
 602   EmitProgressBytecode("passinput");
 603
 604   std::vector<Function*> MiscompiledFunctions =
 605     DebugAMiscompilation(*this, TestOptimizer);
 606
 607   // Output a bunch of bytecode files for the user...
 608   std::cout << "Outputting reduced bytecode files which expose the problem:\n";
 609   Module *ToNotOptimize = CloneModule(getProgram());
 610   Module *ToOptimize = SplitFunctionsOutOfModule(ToNotOptimize,
 611                                                  MiscompiledFunctions);
 612
 613   std::cout << "  Non-optimized portion: ";
 614   ToNotOptimize = swapProgramIn(ToNotOptimize);
 615   EmitProgressBytecode("tonotoptimize", true);
 616   setNewProgram(ToNotOptimize);   // Delete hacked module.
 617
 618   std::cout << "  Portion that is input to optimizer: ";
 619   ToOptimize = swapProgramIn(ToOptimize);
 620   EmitProgressBytecode("tooptimize");
 621   setNewProgram(ToOptimize);      // Delete hacked module.
 622
 623   return false;
 624 }
 625
 626 /// CleanupAndPrepareModules - Get the specified modules ready for code
 627 /// generator testing.
 628 ///
 629 static void CleanupAndPrepareModules(BugDriver &BD, Module *&Test,
 630                                      Module *Safe) {
 631   // Clean up the modules, removing extra cruft that we don't need anymore...
 632   Test = BD.performFinalCleanups(Test);
 633
 634   // If we are executing the JIT, we have several nasty issues to take care of.
 635   if (!BD.isExecutingJIT()) return;
 636
 637   // First, if the main function is in the Safe module, we must add a stub to
 638   // the Test module to call into it.  Thus, we create a new function `main'
 639   // which just calls the old one.
 640   if (Function *oldMain = Safe->getNamedFunction("main"))
 641     if (!oldMain->isExternal()) {
 642       // Rename it
 643       oldMain->setName("llvm_bugpoint_old_main");
 644       // Create a NEW `main' function with same type in the test module.
 645       Function *newMain = new Function(oldMain->getFunctionType(),
 646                                        GlobalValue::ExternalLinkage,
 647                                        "main", Test);
 648       // Create an `oldmain' prototype in the test module, which will
 649       // corresponds to the real main function in the same module.
 650       Function *oldMainProto = new Function(oldMain->getFunctionType(),
 651                                             GlobalValue::ExternalLinkage,
 652                                             oldMain->getName(), Test);
 653       // Set up and remember the argument list for the main function.
 654       std::vector<Value*> args;
 655       for (Function::arg_iterator
 656              I = newMain->arg_begin(), E = newMain->arg_end(),
 657              OI = oldMain->arg_begin(); I != E; ++I, ++OI) {
 658         I->setName(OI->getName());    // Copy argument names from oldMain
 659         args.push_back(I);
 660       }
 661
 662       // Call the old main function and return its result
 663       BasicBlock *BB = new BasicBlock("entry", newMain);
 664       CallInst *call = new CallInst(oldMainProto, args, "", BB);
 665
 666       // If the type of old function wasn't void, return value of call
 667       new ReturnInst(call, BB);
 668     }
 669
 670   // The second nasty issue we must deal with in the JIT is that the Safe
 671   // module cannot directly reference any functions defined in the test
 672   // module.  Instead, we use a JIT API call to dynamically resolve the
 673   // symbol.
 674
 675   // Add the resolver to the Safe module.
 676   // Prototype: void *getPointerToNamedFunction(const char* Name)
 677   Function *resolverFunc =
 678     Safe->getOrInsertFunction("getPointerToNamedFunction",
 679                               PointerType::get(Type::SByteTy),
 680                               PointerType::get(Type::SByteTy), (Type *)0);
 681
 682   // Use the function we just added to get addresses of functions we need.
 683   for (Module::iterator F = Safe->begin(), E = Safe->end(); F != E; ++F) {
 684     if (F->isExternal() && !F->use_empty() && &*F != resolverFunc &&
 685         F->getIntrinsicID() == 0 /* ignore intrinsics */) {
 686       Function *TestFn = Test->getNamedFunction(F->getName());
 687
 688       // Don't forward functions which are external in the test module too.
 689       if (TestFn && !TestFn->isExternal()) {
 690         // 1. Add a string constant with its name to the global file
 691         Constant *InitArray = ConstantArray::get(F->getName());
 692         GlobalVariable *funcName =
 693           new GlobalVariable(InitArray->getType(), true /*isConstant*/,
 694                              GlobalValue::InternalLinkage, InitArray,
 695                              F->getName() + "_name", Safe);
 696
 697         // 2. Use `GetElementPtr *funcName, 0, 0' to convert the string to an
 698         // sbyte* so it matches the signature of the resolver function.
 699
 700         // GetElementPtr *funcName, ulong 0, ulong 0
 701         std::vector<Constant*> GEPargs(2,Constant::getNullValue(Type::IntTy));
 702         Value *GEP =
 703           ConstantExpr::getGetElementPtr(funcName, GEPargs);
 704         std::vector<Value*> ResolverArgs;
 705         ResolverArgs.push_back(GEP);
 706
 707         // Rewrite uses of F in global initializers, etc. to uses of a wrapper
 708         // function that dynamically resolves the calls to F via our JIT API
 709         if (!F->use_empty()) {
 710           // Create a new global to hold the cached function pointer.
 711           Constant *NullPtr = ConstantPointerNull::get(F->getType());
 712           GlobalVariable *Cache =
 713             new GlobalVariable(F->getType(), false,GlobalValue::InternalLinkage,
 714                                NullPtr,F->getName()+".fpcache", F->getParent());
 715
 716           // Construct a new stub function that will re-route calls to F
 717           const FunctionType *FuncTy = F->getFunctionType();
 718           Function *FuncWrapper = new Function(FuncTy,
 719                                                GlobalValue::InternalLinkage,
 720                                                F->getName() + "_wrapper",
 721                                                F->getParent());
 722           BasicBlock *EntryBB  = new BasicBlock("entry", FuncWrapper);
 723           BasicBlock *DoCallBB = new BasicBlock("usecache", FuncWrapper);
 724           BasicBlock *LookupBB = new BasicBlock("lookupfp", FuncWrapper);
 725
 726           // Check to see if we already looked up the value.
 727           Value *CachedVal = new LoadInst(Cache, "fpcache", EntryBB);
 728           Value *IsNull = new SetCondInst(Instruction::SetEQ, CachedVal,
 729                                           NullPtr, "isNull", EntryBB);
 730           new BranchInst(LookupBB, DoCallBB, IsNull, EntryBB);
 731
 732           // Resolve the call to function F via the JIT API:
 733           //
 734           // call resolver(GetElementPtr...)
 735           CallInst *Resolver = new CallInst(resolverFunc, ResolverArgs,
 736                                             "resolver", LookupBB);
 737           // cast the result from the resolver to correctly-typed function
 738           CastInst *CastedResolver =
 739             new CastInst(Resolver, PointerType::get(F->getFunctionType()),
 740                          "resolverCast", LookupBB);
 741           // Save the value in our cache.
 742           new StoreInst(CastedResolver, Cache, LookupBB);
 743           new BranchInst(DoCallBB, LookupBB);
 744
 745           PHINode *FuncPtr = new PHINode(NullPtr->getType(), "fp", DoCallBB);
 746           FuncPtr->addIncoming(CastedResolver, LookupBB);
 747           FuncPtr->addIncoming(CachedVal, EntryBB);
 748
 749           // Save the argument list.
 750           std::vector<Value*> Args;
 751           for (Function::arg_iterator i = FuncWrapper->arg_begin(),
 752                  e = FuncWrapper->arg_end(); i != e; ++i)
 753             Args.push_back(i);
 754
 755           // Pass on the arguments to the real function, return its result
 756           if (F->getReturnType() == Type::VoidTy) {
 757             new CallInst(FuncPtr, Args, "", DoCallBB);
 758             new ReturnInst(DoCallBB);
 759           } else {
 760             CallInst *Call = new CallInst(FuncPtr, Args, "retval", DoCallBB);
 761             new ReturnInst(Call, DoCallBB);
 762           }
 763
 764           // Use the wrapper function instead of the old function
 765           F->replaceAllUsesWith(FuncWrapper);
 766         }
 767       }
 768     }
 769   }
 770
 771   if (verifyModule(*Test) || verifyModule(*Safe)) {
 772     std::cerr << "Bugpoint has a bug, which corrupted a module!!\n";
 773     abort();
 774   }
 775 }
 776
 777
 778
 779 /// TestCodeGenerator - This is the predicate function used to check to see if
 780 /// the "Test" portion of the program is miscompiled by the code generator under
 781 /// test.  If so, return true.  In any case, both module arguments are deleted.
 782 ///
 783 static bool TestCodeGenerator(BugDriver &BD, Module *Test, Module *Safe) {
 784   CleanupAndPrepareModules(BD, Test, Safe);
 785
 786   sys::Path TestModuleBC("bugpoint.test.bc");
 787   std::string ErrMsg;
 788   if (TestModuleBC.makeUnique(true, &ErrMsg)) {
 789     std::cerr << BD.getToolName() << "Error making unique filename: "
 790               << ErrMsg << "\n";
 791     exit(1);
 792   }
 793   if (BD.writeProgramToFile(TestModuleBC.toString(), Test)) {
 794     std::cerr << "Error writing bytecode to `" << TestModuleBC << "'\nExiting.";
 795     exit(1);
 796   }
 797   delete Test;
 798
 799   // Make the shared library
 800   sys::Path SafeModuleBC("bugpoint.safe.bc");
 801   if (SafeModuleBC.makeUnique(true, &ErrMsg)) {
 802     std::cerr << BD.getToolName() << "Error making unique filename: "
 803               << ErrMsg << "\n";
 804     exit(1);
 805   }
 806
 807   if (BD.writeProgramToFile(SafeModuleBC.toString(), Safe)) {
 808     std::cerr << "Error writing bytecode to `" << SafeModuleBC << "'\nExiting.";
 809     exit(1);
 810   }
 811   std::string SharedObject = BD.compileSharedObject(SafeModuleBC.toString());
 812   delete Safe;
 813
 814   // Run the code generator on the `Test' code, loading the shared library.
 815   // The function returns whether or not the new output differs from reference.
 816   int Result = BD.diffProgram(TestModuleBC.toString(), SharedObject, false);
 817
 818   if (Result)
 819     std::cerr << ": still failing!\n";
 820   else
 821     std::cerr << ": didn't fail.\n";
 822   TestModuleBC.eraseFromDisk();
 823   SafeModuleBC.eraseFromDisk();
 824   sys::Path(SharedObject).eraseFromDisk();
 825
 826   return Result;
 827 }
 828
 829
 830 /// debugCodeGenerator - debug errors in LLC, LLI, or CBE.
 831 ///
 832 bool BugDriver::debugCodeGenerator() {
 833   if ((void*)cbe == (void*)Interpreter) {
 834     std::string Result = executeProgramWithCBE("bugpoint.cbe.out");
 835     std::cout << "\n*** The C backend cannot match the reference diff, but it "
 836               << "is used as the 'known good'\n    code generator, so I can't"
 837               << " debug it.  Perhaps you have a front-end problem?\n    As a"
 838               << " sanity check, I left the result of executing the program "
 839               << "with the C backend\n    in this file for you: '"
 840               << Result << "'.\n";
 841     return true;
 842   }
 843
 844   DisambiguateGlobalSymbols(Program);
 845
 846   std::vector<Function*> Funcs = DebugAMiscompilation(*this, TestCodeGenerator);
 847
 848   // Split the module into the two halves of the program we want.
 849   Module *ToNotCodeGen = CloneModule(getProgram());
 850   Module *ToCodeGen = SplitFunctionsOutOfModule(ToNotCodeGen, Funcs);
 851
 852   // Condition the modules
 853   CleanupAndPrepareModules(*this, ToCodeGen, ToNotCodeGen);
 854
 855   sys::Path TestModuleBC("bugpoint.test.bc");
 856   std::string ErrMsg;
 857   if (TestModuleBC.makeUnique(true, &ErrMsg)) {
 858     std::cerr << getToolName() << "Error making unique filename: "
 859               << ErrMsg << "\n";
 860     exit(1);
 861   }
 862
 863   if (writeProgramToFile(TestModuleBC.toString(), ToCodeGen)) {
 864     std::cerr << "Error writing bytecode to `" << TestModuleBC << "'\nExiting.";
 865     exit(1);
 866   }
 867   delete ToCodeGen;
 868
 869   // Make the shared library
 870   sys::Path SafeModuleBC("bugpoint.safe.bc");
 871   if (SafeModuleBC.makeUnique(true, &ErrMsg)) {
 872     std::cerr << getToolName() << "Error making unique filename: "
 873               << ErrMsg << "\n";
 874     exit(1);
 875   }
 876
 877   if (writeProgramToFile(SafeModuleBC.toString(), ToNotCodeGen)) {
 878     std::cerr << "Error writing bytecode to `" << SafeModuleBC << "'\nExiting.";
 879     exit(1);
 880   }
 881   std::string SharedObject = compileSharedObject(SafeModuleBC.toString());
 882   delete ToNotCodeGen;
 883
 884   std::cout << "You can reproduce the problem with the command line: \n";
 885   if (isExecutingJIT()) {
 886     std::cout << "  lli -load " << SharedObject << " " << TestModuleBC;
 887   } else {
 888     std::cout << "  llc -f " << TestModuleBC << " -o " << TestModuleBC<< ".s\n";
 889     std::cout << "  gcc " << SharedObject << " " << TestModuleBC
 890               << ".s -o " << TestModuleBC << ".exe";
 891 #if defined (HAVE_LINK_R)
 892     std::cout << " -Wl,-R.";
 893 #endif
 894     std::cout << "\n";
 895     std::cout << "  " << TestModuleBC << ".exe";
 896   }
 897   for (unsigned i=0, e = InputArgv.size(); i != e; ++i)
 898     std::cout << " " << InputArgv[i];
 899   std::cout << '\n';
 900   std::cout << "The shared object was created with:\n  llc -march=c "
 901             << SafeModuleBC << " -o temporary.c\n"
 902             << "  gcc -xc temporary.c -O2 -o " << SharedObject
 903 #if defined(sparc) || defined(__sparc__) || defined(__sparcv9)
 904             << " -G"            // Compile a shared library, `-G' for Sparc
 905 #else
 906             << " -shared"       // `-shared' for Linux/X86, maybe others
 907 #endif
 908             << " -fno-strict-aliasing\n";
 909
 910   return false;
 911 }