tools/lli/lli.cpp

   1 //===- lli.cpp - LLVM Interpreter / Dynamic compiler ----------------------===//
   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 utility provides a simple wrapper around the LLVM Execution Engines,
  11 // which allow the direct execution of LLVM programs through a Just-In-Time
  12 // compiler, or through an interpreter if no JIT is available for this platform.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #define DEBUG_TYPE "lli"
  17 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
  18 #include "RemoteMemoryManager.h"
  19 #include "RemoteTarget.h"
  20 #include "llvm/ADT/Triple.h"
  21 #include "llvm/Bitcode/ReaderWriter.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/LinkAllCodegenComponents.h"
  23 #include "llvm/ExecutionEngine/GenericValue.h"
  24 #include "llvm/ExecutionEngine/Interpreter.h"
  25 #include "llvm/ExecutionEngine/JIT.h"
  26 #include "llvm/ExecutionEngine/JITEventListener.h"
  27 #include "llvm/ExecutionEngine/JITMemoryManager.h"
  28 #include "llvm/ExecutionEngine/MCJIT.h"
  29 #include "llvm/ExecutionEngine/SectionMemoryManager.h"
  30 #include "llvm/IR/Module.h"
  31 #include "llvm/IR/Type.h"
  32 #include "llvm/IRReader/IRReader.h"
  33 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  34 #include "llvm/Support/Debug.h"
  35 #include "llvm/Support/DynamicLibrary.h"
  36 #include "llvm/Support/Format.h"
  37 #include "llvm/Support/ManagedStatic.h"
  38 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  39 #include "llvm/Support/Memory.h"
  40 #include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
  41 #include "llvm/Support/PluginLoader.h"
  42 #include "llvm/Support/PrettyStackTrace.h"
  43 #include "llvm/Support/Process.h"
  44 #include "llvm/Support/Program.h"
  45 #include "llvm/Support/Signals.h"
  46 #include "llvm/Support/SourceMgr.h"
  47 #include "llvm/Support/TargetSelect.h"
  48 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  49 #include "llvm/Transforms/Instrumentation.h"
  50 #include <cerrno>
  51
  52 #ifdef __CYGWIN__
  53 #include <cygwin/version.h>
  54 #if defined(CYGWIN_VERSION_DLL_MAJOR) && CYGWIN_VERSION_DLL_MAJOR<1007
  55 #define DO_NOTHING_ATEXIT 1
  56 #endif
  57 #endif
  58
  59 using namespace llvm;
  60
  61 namespace {
  62   cl::opt<std::string>
  63   InputFile(cl::desc("<input bitcode>"), cl::Positional, cl::init("-"));
  64
  65   cl::list<std::string>
  66   InputArgv(cl::ConsumeAfter, cl::desc("<program arguments>..."));
  67
  68   cl::opt<bool> ForceInterpreter("force-interpreter",
  69                                  cl::desc("Force interpretation: disable JIT"),
  70                                  cl::init(false));
  71
  72   cl::opt<bool> UseMCJIT(
  73     "use-mcjit", cl::desc("Enable use of the MC-based JIT (if available)"),
  74     cl::init(false));
  75
  76   cl::opt<bool> DebugIR(
  77     "debug-ir", cl::desc("Generate debug information to allow debugging IR."),
  78     cl::init(false));
  79
  80   // The MCJIT supports building for a target address space separate from
  81   // the JIT compilation process. Use a forked process and a copying
  82   // memory manager with IPC to execute using this functionality.
  83   cl::opt<bool> RemoteMCJIT("remote-mcjit",
  84     cl::desc("Execute MCJIT'ed code in a separate process."),
  85     cl::init(false));
  86
  87   // Manually specify the child process for remote execution. This overrides
  88   // the simulated remote execution that allocates address space for child
  89   // execution. The child process resides in the disk and communicates with lli
  90   // via stdin/stdout pipes.
  91   cl::opt<std::string>
  92   MCJITRemoteProcess("mcjit-remote-process",
  93             cl::desc("Specify the filename of the process to launch "
  94                      "for remote MCJIT execution.  If none is specified,"
  95                      "\n\tremote execution will be simulated in-process."),
  96             cl::value_desc("filename"),
  97             cl::init(""));
  98
  99   // Determine optimization level.
 100   cl::opt<char>
 101   OptLevel("O",
 102            cl::desc("Optimization level. [-O0, -O1, -O2, or -O3] "
 103                     "(default = '-O2')"),
 104            cl::Prefix,
 105            cl::ZeroOrMore,
 106            cl::init(' '));
 107
 108   cl::opt<std::string>
 109   TargetTriple("mtriple", cl::desc("Override target triple for module"));
 110
 111   cl::opt<std::string>
 112   MArch("march",
 113         cl::desc("Architecture to generate assembly for (see --version)"));
 114
 115   cl::opt<std::string>
 116   MCPU("mcpu",
 117        cl::desc("Target a specific cpu type (-mcpu=help for details)"),
 118        cl::value_desc("cpu-name"),
 119        cl::init(""));
 120
 121   cl::list<std::string>
 122   MAttrs("mattr",
 123          cl::CommaSeparated,
 124          cl::desc("Target specific attributes (-mattr=help for details)"),
 125          cl::value_desc("a1,+a2,-a3,..."));
 126
 127   cl::opt<std::string>
 128   EntryFunc("entry-function",
 129             cl::desc("Specify the entry function (default = 'main') "
 130                      "of the executable"),
 131             cl::value_desc("function"),
 132             cl::init("main"));
 133
 134   cl::list<std::string>
 135   ExtraModules("extra-module",
 136          cl::desc("Extra modules to be loaded"),
 137          cl::value_desc("input bitcode"));
 138
 139   cl::opt<std::string>
 140   FakeArgv0("fake-argv0",
 141             cl::desc("Override the 'argv[0]' value passed into the executing"
 142                      " program"), cl::value_desc("executable"));
 143
 144   cl::opt<bool>
 145   DisableCoreFiles("disable-core-files", cl::Hidden,
 146                    cl::desc("Disable emission of core files if possible"));
 147
 148   cl::opt<bool>
 149   NoLazyCompilation("disable-lazy-compilation",
 150                   cl::desc("Disable JIT lazy compilation"),
 151                   cl::init(false));
 152
 153   cl::opt<Reloc::Model>
 154   RelocModel("relocation-model",
 155              cl::desc("Choose relocation model"),
 156              cl::init(Reloc::Default),
 157              cl::values(
 158             clEnumValN(Reloc::Default, "default",
 159                        "Target default relocation model"),
 160             clEnumValN(Reloc::Static, "static",
 161                        "Non-relocatable code"),
 162             clEnumValN(Reloc::PIC_, "pic",
 163                        "Fully relocatable, position independent code"),
 164             clEnumValN(Reloc::DynamicNoPIC, "dynamic-no-pic",
 165                        "Relocatable external references, non-relocatable code"),
 166             clEnumValEnd));
 167
 168   cl::opt<llvm::CodeModel::Model>
 169   CMModel("code-model",
 170           cl::desc("Choose code model"),
 171           cl::init(CodeModel::JITDefault),
 172           cl::values(clEnumValN(CodeModel::JITDefault, "default",
 173                                 "Target default JIT code model"),
 174                      clEnumValN(CodeModel::Small, "small",
 175                                 "Small code model"),
 176                      clEnumValN(CodeModel::Kernel, "kernel",
 177                                 "Kernel code model"),
 178                      clEnumValN(CodeModel::Medium, "medium",
 179                                 "Medium code model"),
 180                      clEnumValN(CodeModel::Large, "large",
 181                                 "Large code model"),
 182                      clEnumValEnd));
 183
 184   cl::opt<bool>
 185   GenerateSoftFloatCalls("soft-float",
 186     cl::desc("Generate software floating point library calls"),
 187     cl::init(false));
 188
 189   cl::opt<llvm::FloatABI::ABIType>
 190   FloatABIForCalls("float-abi",
 191                    cl::desc("Choose float ABI type"),
 192                    cl::init(FloatABI::Default),
 193                    cl::values(
 194                      clEnumValN(FloatABI::Default, "default",
 195                                 "Target default float ABI type"),
 196                      clEnumValN(FloatABI::Soft, "soft",
 197                                 "Soft float ABI (implied by -soft-float)"),
 198                      clEnumValN(FloatABI::Hard, "hard",
 199                                 "Hard float ABI (uses FP registers)"),
 200                      clEnumValEnd));
 201   cl::opt<bool>
 202 // In debug builds, make this default to true.
 203 #ifdef NDEBUG
 204 #define EMIT_DEBUG false
 205 #else
 206 #define EMIT_DEBUG true
 207 #endif
 208   EmitJitDebugInfo("jit-emit-debug",
 209     cl::desc("Emit debug information to debugger"),
 210     cl::init(EMIT_DEBUG));
 211 #undef EMIT_DEBUG
 212
 213   static cl::opt<bool>
 214   EmitJitDebugInfoToDisk("jit-emit-debug-to-disk",
 215     cl::Hidden,
 216     cl::desc("Emit debug info objfiles to disk"),
 217     cl::init(false));
 218 }
 219
 220 static ExecutionEngine *EE = 0;
 221
 222 static void do_shutdown() {
 223   // Cygwin-1.5 invokes DLL's dtors before atexit handler.
 224 #ifndef DO_NOTHING_ATEXIT
 225   delete EE;
 226   llvm_shutdown();
 227 #endif
 228 }
 229
 230 //===----------------------------------------------------------------------===//
 231 // main Driver function
 232 //
 233 int main(int argc, char **argv, char * const *envp) {
 234   sys::PrintStackTraceOnErrorSignal();
 235   PrettyStackTraceProgram X(argc, argv);
 236
 237   LLVMContext &Context = getGlobalContext();
 238   atexit(do_shutdown);  // Call llvm_shutdown() on exit.
 239
 240   // If we have a native target, initialize it to ensure it is linked in and
 241   // usable by the JIT.
 242   InitializeNativeTarget();
 243   InitializeNativeTargetAsmPrinter();
 244   InitializeNativeTargetAsmParser();
 245
 246   cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv,
 247                               "llvm interpreter & dynamic compiler\n");
 248
 249   // If the user doesn't want core files, disable them.
 250   if (DisableCoreFiles)
 251     sys::Process::PreventCoreFiles();
 252
 253   // Load the bitcode...
 254   SMDiagnostic Err;
 255   Module *Mod = ParseIRFile(InputFile, Err, Context);
 256   if (!Mod) {
 257     Err.print(argv[0], errs());
 258     return 1;
 259   }
 260
 261   // If not jitting lazily, load the whole bitcode file eagerly too.
 262   std::string ErrorMsg;
 263   if (NoLazyCompilation) {
 264     if (Mod->MaterializeAllPermanently(&ErrorMsg)) {
 265       errs() << argv[0] << ": bitcode didn't read correctly.\n";
 266       errs() << "Reason: " << ErrorMsg << "\n";
 267       exit(1);
 268     }
 269   }
 270
 271   if (DebugIR) {
 272     if (!UseMCJIT) {
 273       errs() << "warning: -debug-ir used without -use-mcjit. Only partial debug"
 274         << " information will be emitted by the non-MC JIT engine. To see full"
 275         << " source debug information, enable the flag '-use-mcjit'.\n";
 276
 277     }
 278     ModulePass *DebugIRPass = createDebugIRPass();
 279     DebugIRPass->runOnModule(*Mod);
 280   }
 281
 282   EngineBuilder builder(Mod);
 283   builder.setMArch(MArch);
 284   builder.setMCPU(MCPU);
 285   builder.setMAttrs(MAttrs);
 286   builder.setRelocationModel(RelocModel);
 287   builder.setCodeModel(CMModel);
 288   builder.setErrorStr(&ErrorMsg);
 289   builder.setEngineKind(ForceInterpreter
 290                         ? EngineKind::Interpreter
 291                         : EngineKind::JIT);
 292
 293   // If we are supposed to override the target triple, do so now.
 294   if (!TargetTriple.empty())
 295     Mod->setTargetTriple(Triple::normalize(TargetTriple));
 296
 297   // Enable MCJIT if desired.
 298   RTDyldMemoryManager *RTDyldMM = 0;
 299   if (UseMCJIT && !ForceInterpreter) {
 300     builder.setUseMCJIT(true);
 301     if (RemoteMCJIT)
 302       RTDyldMM = new RemoteMemoryManager();
 303     else
 304       RTDyldMM = new SectionMemoryManager();
 305     builder.setMCJITMemoryManager(RTDyldMM);
 306   } else {
 307     if (RemoteMCJIT) {
 308       errs() << "error: Remote process execution requires -use-mcjit\n";
 309       exit(1);
 310     }
 311     builder.setJITMemoryManager(ForceInterpreter ? 0 :
 312                                 JITMemoryManager::CreateDefaultMemManager());
 313   }
 314
 315   CodeGenOpt::Level OLvl = CodeGenOpt::Default;
 316   switch (OptLevel) {
 317   default:
 318     errs() << argv[0] << ": invalid optimization level.\n";
 319     return 1;
 320   case ' ': break;
 321   case '0': OLvl = CodeGenOpt::None; break;
 322   case '1': OLvl = CodeGenOpt::Less; break;
 323   case '2': OLvl = CodeGenOpt::Default; break;
 324   case '3': OLvl = CodeGenOpt::Aggressive; break;
 325   }
 326   builder.setOptLevel(OLvl);
 327
 328   TargetOptions Options;
 329   Options.UseSoftFloat = GenerateSoftFloatCalls;
 330   if (FloatABIForCalls != FloatABI::Default)
 331     Options.FloatABIType = FloatABIForCalls;
 332   if (GenerateSoftFloatCalls)
 333     FloatABIForCalls = FloatABI::Soft;
 334
 335   // Remote target execution doesn't handle EH or debug registration.
 336   if (!RemoteMCJIT) {
 337     Options.JITEmitDebugInfo = EmitJitDebugInfo;
 338     Options.JITEmitDebugInfoToDisk = EmitJitDebugInfoToDisk;
 339   }
 340
 341   builder.setTargetOptions(Options);
 342
 343   EE = builder.create();
 344   if (!EE) {
 345     if (!ErrorMsg.empty())
 346       errs() << argv[0] << ": error creating EE: " << ErrorMsg << "\n";
 347     else
 348       errs() << argv[0] << ": unknown error creating EE!\n";
 349     exit(1);
 350   }
 351
 352   // Load any additional modules specified on the command line.
 353   for (unsigned i = 0, e = ExtraModules.size(); i != e; ++i) {
 354     Module *XMod = ParseIRFile(ExtraModules[i], Err, Context);
 355     if (!XMod) {
 356       Err.print(argv[0], errs());
 357       return 1;
 358     }
 359     EE->addModule(XMod);
 360   }
 361
 362   // The following functions have no effect if their respective profiling
 363   // support wasn't enabled in the build configuration.
 364   EE->RegisterJITEventListener(
 365                 JITEventListener::createOProfileJITEventListener());
 366   EE->RegisterJITEventListener(
 367                 JITEventListener::createIntelJITEventListener());
 368
 369   if (!NoLazyCompilation && RemoteMCJIT) {
 370     errs() << "warning: remote mcjit does not support lazy compilation\n";
 371     NoLazyCompilation = true;
 372   }
 373   EE->DisableLazyCompilation(NoLazyCompilation);
 374
 375   // If the user specifically requested an argv[0] to pass into the program,
 376   // do it now.
 377   if (!FakeArgv0.empty()) {
 378     InputFile = FakeArgv0;
 379   } else {
 380     // Otherwise, if there is a .bc suffix on the executable strip it off, it
 381     // might confuse the program.
 382     if (StringRef(InputFile).endswith(".bc"))
 383       InputFile.erase(InputFile.length() - 3);
 384   }
 385
 386   // Add the module's name to the start of the vector of arguments to main().
 387   InputArgv.insert(InputArgv.begin(), InputFile);
 388
 389   // Call the main function from M as if its signature were:
 390   //   int main (int argc, char **argv, const char **envp)
 391   // using the contents of Args to determine argc & argv, and the contents of
 392   // EnvVars to determine envp.
 393   //
 394   Function *EntryFn = Mod->getFunction(EntryFunc);
 395   if (!EntryFn) {
 396     errs() << '\'' << EntryFunc << "\' function not found in module.\n";
 397     return -1;
 398   }
 399
 400   // Reset errno to zero on entry to main.
 401   errno = 0;
 402
 403   int Result;
 404
 405   if (!RemoteMCJIT) {
 406     // If the program doesn't explicitly call exit, we will need the Exit
 407     // function later on to make an explicit call, so get the function now.
 408     Constant *Exit = Mod->getOrInsertFunction("exit", Type::getVoidTy(Context),
 409                                                       Type::getInt32Ty(Context),
 410                                                       NULL);
 411
 412     // Run static constructors.
 413     if (UseMCJIT && !ForceInterpreter) {
 414       // Give MCJIT a chance to apply relocations and set page permissions.
 415       EE->finalizeObject();
 416     }
 417     EE->runStaticConstructorsDestructors(false);
 418
 419     if (!UseMCJIT && NoLazyCompilation) {
 420       for (Module::iterator I = Mod->begin(), E = Mod->end(); I != E; ++I) {
 421         Function *Fn = &*I;
 422         if (Fn != EntryFn && !Fn->isDeclaration())
 423           EE->getPointerToFunction(Fn);
 424       }
 425     }
 426
 427     // Trigger compilation separately so code regions that need to be
 428     // invalidated will be known.
 429     (void)EE->getPointerToFunction(EntryFn);
 430     // Clear instruction cache before code will be executed.
 431     if (RTDyldMM)
 432       static_cast<SectionMemoryManager*>(RTDyldMM)->invalidateInstructionCache();
 433
 434     // Run main.
 435     Result = EE->runFunctionAsMain(EntryFn, InputArgv, envp);
 436
 437     // Run static destructors.
 438     EE->runStaticConstructorsDestructors(true);
 439
 440     // If the program didn't call exit explicitly, we should call it now.
 441     // This ensures that any atexit handlers get called correctly.
 442     if (Function *ExitF = dyn_cast<Function>(Exit)) {
 443       std::vector<GenericValue> Args;
 444       GenericValue ResultGV;
 445       ResultGV.IntVal = APInt(32, Result);
 446       Args.push_back(ResultGV);
 447       EE->runFunction(ExitF, Args);
 448       errs() << "ERROR: exit(" << Result << ") returned!\n";
 449       abort();
 450     } else {
 451       errs() << "ERROR: exit defined with wrong prototype!\n";
 452       abort();
 453     }
 454   } else {
 455     // else == "if (RemoteMCJIT)"
 456
 457     // Remote target MCJIT doesn't (yet) support static constructors. No reason
 458     // it couldn't. This is a limitation of the LLI implemantation, not the
 459     // MCJIT itself. FIXME.
 460     //
 461     RemoteMemoryManager *MM = static_cast<RemoteMemoryManager*>(RTDyldMM);
 462     // Everything is prepared now, so lay out our program for the target
 463     // address space, assign the section addresses to resolve any relocations,
 464     // and send it to the target.
 465
 466     OwningPtr<RemoteTarget> Target;
 467     if (!MCJITRemoteProcess.empty()) { // Remote execution on a child process
 468       if (!RemoteTarget::hostSupportsExternalRemoteTarget()) {
 469         errs() << "Warning: host does not support external remote targets.\n"
 470                << "  Defaulting to simulated remote execution\n";
 471         Target.reset(RemoteTarget::createRemoteTarget());
 472       } else {
 473         std::string ChildEXE = sys::FindProgramByName(MCJITRemoteProcess);
 474         if (ChildEXE == "") {
 475           errs() << "Unable to find child target: '\''" << MCJITRemoteProcess << "\'\n";
 476           return -1;
 477         }
 478         Target.reset(RemoteTarget::createExternalRemoteTarget(ChildEXE));
 479       }
 480     } else {
 481       // No child process name provided, use simulated remote execution.
 482       Target.reset(RemoteTarget::createRemoteTarget());
 483     }
 484
 485     // Give the memory manager a pointer to our remote target interface object.
 486     MM->setRemoteTarget(Target.get());
 487
 488     // Create the remote target.
 489     Target->create();
 490
 491     // Since we're executing in a (at least simulated) remote address space,
 492     // we can't use the ExecutionEngine::runFunctionAsMain(). We have to
 493     // grab the function address directly here and tell the remote target
 494     // to execute the function.
 495     //
 496     // Our memory manager will map generated code into the remote address
 497     // space as it is loaded and copy the bits over during the finalizeMemory
 498     // operation.
 499     //
 500     // FIXME: argv and envp handling.
 501     uint64_t Entry = EE->getFunctionAddress(EntryFn->getName().str());
 502
 503     DEBUG(dbgs() << "Executing '" << EntryFn->getName() << "' at 0x"
 504                  << format("%llx", Entry) << "\n");
 505
 506     if (Target->executeCode(Entry, Result))
 507       errs() << "ERROR: " << Target->getErrorMsg() << "\n";
 508
 509     // Like static constructors, the remote target MCJIT support doesn't handle
 510     // this yet. It could. FIXME.
 511
 512     // Stop the remote target
 513     Target->stop();
 514   }
 515
 516   return Result;
 517 }