tools/llvm-stress/llvm-stress.cpp

   1 //===-- llvm-stress.cpp - Generate random LL files to stress-test LLVM ----===//
   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 program is a utility that generates random .ll files to stress-test
  11 // different components in LLVM.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "llvm/Analysis/CallGraphSCCPass.h"
  16 #include "llvm/IR/Constants.h"
  17 #include "llvm/IR/IRPrintingPasses.h"
  18 #include "llvm/IR/Instruction.h"
  19 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
  20 #include "llvm/IR/LegacyPassNameParser.h"
  21 #include "llvm/IR/Module.h"
  22 #include "llvm/IR/Verifier.h"
  23 #include "llvm/PassManager.h"
  24 #include "llvm/Support/Debug.h"
  25 #include "llvm/Support/FileSystem.h"
  26 #include "llvm/Support/ManagedStatic.h"
  27 #include "llvm/Support/PluginLoader.h"
  28 #include "llvm/Support/PrettyStackTrace.h"
  29 #include "llvm/Support/ToolOutputFile.h"
  30 #include <algorithm>
  31 #include <set>
  32 #include <sstream>
  33 #include <vector>
  34 using namespace llvm;
  35
  36 static cl::opt<unsigned> SeedCL("seed",
  37   cl::desc("Seed used for randomness"), cl::init(0));
  38 static cl::opt<unsigned> SizeCL("size",
  39   cl::desc("The estimated size of the generated function (# of instrs)"),
  40   cl::init(100));
  41 static cl::opt<std::string>
  42 OutputFilename("o", cl::desc("Override output filename"),
  43                cl::value_desc("filename"));
  44
  45 static cl::opt<bool> GenHalfFloat("generate-half-float",
  46   cl::desc("Generate half-length floating-point values"), cl::init(false));
  47 static cl::opt<bool> GenX86FP80("generate-x86-fp80",
  48   cl::desc("Generate 80-bit X86 floating-point values"), cl::init(false));
  49 static cl::opt<bool> GenFP128("generate-fp128",
  50   cl::desc("Generate 128-bit floating-point values"), cl::init(false));
  51 static cl::opt<bool> GenPPCFP128("generate-ppc-fp128",
  52   cl::desc("Generate 128-bit PPC floating-point values"), cl::init(false));
  53 static cl::opt<bool> GenX86MMX("generate-x86-mmx",
  54   cl::desc("Generate X86 MMX floating-point values"), cl::init(false));
  55
  56 namespace {
  57 /// A utility class to provide a pseudo-random number generator which is
  58 /// the same across all platforms. This is somewhat close to the libc
  59 /// implementation. Note: This is not a cryptographically secure pseudorandom
  60 /// number generator.
  61 class Random {
  62 public:
  63   /// C'tor
  64   Random(unsigned _seed):Seed(_seed) {}
  65
  66   /// Return a random integer, up to a
  67   /// maximum of 2**19 - 1.
  68   uint32_t Rand() {
  69     uint32_t Val = Seed + 0x000b07a1;
  70     Seed = (Val * 0x3c7c0ac1);
  71     // Only lowest 19 bits are random-ish.
  72     return Seed & 0x7ffff;
  73   }
  74
  75   /// Return a random 32 bit integer.
  76   uint32_t Rand32() {
  77     uint32_t Val = Rand();
  78     Val &= 0xffff;
  79     return Val | (Rand() << 16);
  80   }
  81
  82   /// Return a random 64 bit integer.
  83   uint64_t Rand64() {
  84     uint64_t Val = Rand32();
  85     return Val | (uint64_t(Rand32()) << 32);
  86   }
  87
  88   /// Rand operator for STL algorithms.
  89   ptrdiff_t operator()(ptrdiff_t y) {
  90     return  Rand64() % y;
  91   }
  92
  93 private:
  94   unsigned Seed;
  95 };
  96
  97 /// Generate an empty function with a default argument list.
  98 Function *GenEmptyFunction(Module *M) {
  99   // Type Definitions
 100   std::vector<Type*> ArgsTy;
 101   // Define a few arguments
 102   LLVMContext &Context = M->getContext();
 103   ArgsTy.push_back(PointerType::get(IntegerType::getInt8Ty(Context), 0));
 104   ArgsTy.push_back(PointerType::get(IntegerType::getInt32Ty(Context), 0));
 105   ArgsTy.push_back(PointerType::get(IntegerType::getInt64Ty(Context), 0));
 106   ArgsTy.push_back(IntegerType::getInt32Ty(Context));
 107   ArgsTy.push_back(IntegerType::getInt64Ty(Context));
 108   ArgsTy.push_back(IntegerType::getInt8Ty(Context));
 109
 110   FunctionType *FuncTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(Context), ArgsTy, 0);
 111   // Pick a unique name to describe the input parameters
 112   std::stringstream ss;
 113   ss<<"autogen_SD"<<SeedCL;
 114   Function *Func = Function::Create(FuncTy, GlobalValue::ExternalLinkage,
 115                                     ss.str(), M);
 116
 117   Func->setCallingConv(CallingConv::C);
 118   return Func;
 119 }
 120
 121 /// A base class, implementing utilities needed for
 122 /// modifying and adding new random instructions.
 123 struct Modifier {
 124   /// Used to store the randomly generated values.
 125   typedef std::vector<Value*> PieceTable;
 126
 127 public:
 128   /// C'tor
 129   Modifier(BasicBlock *Block, PieceTable *PT, Random *R):
 130     BB(Block),PT(PT),Ran(R),Context(BB->getContext()) {}
 131
 132   /// virtual D'tor to silence warnings.
 133   virtual ~Modifier() {}
 134
 135   /// Add a new instruction.
 136   virtual void Act() = 0;
 137   /// Add N new instructions,
 138   virtual void ActN(unsigned n) {
 139     for (unsigned i=0; i<n; ++i)
 140       Act();
 141   }
 142
 143 protected:
 144   /// Return a random value from the list of known values.
 145   Value *getRandomVal() {
 146     assert(PT->size());
 147     return PT->at(Ran->Rand() % PT->size());
 148   }
 149
 150   Constant *getRandomConstant(Type *Tp) {
 151     if (Tp->isIntegerTy()) {
 152       if (Ran->Rand() & 1)
 153         return ConstantInt::getAllOnesValue(Tp);
 154       return ConstantInt::getNullValue(Tp);
 155     } else if (Tp->isFloatingPointTy()) {
 156       if (Ran->Rand() & 1)
 157         return ConstantFP::getAllOnesValue(Tp);
 158       return ConstantFP::getNullValue(Tp);
 159     }
 160     return UndefValue::get(Tp);
 161   }
 162
 163   /// Return a random value with a known type.
 164   Value *getRandomValue(Type *Tp) {
 165     unsigned index = Ran->Rand();
 166     for (unsigned i=0; i<PT->size(); ++i) {
 167       Value *V = PT->at((index + i) % PT->size());
 168       if (V->getType() == Tp)
 169         return V;
 170     }
 171
 172     // If the requested type was not found, generate a constant value.
 173     if (Tp->isIntegerTy()) {
 174       if (Ran->Rand() & 1)
 175         return ConstantInt::getAllOnesValue(Tp);
 176       return ConstantInt::getNullValue(Tp);
 177     } else if (Tp->isFloatingPointTy()) {
 178       if (Ran->Rand() & 1)
 179         return ConstantFP::getAllOnesValue(Tp);
 180       return ConstantFP::getNullValue(Tp);
 181     } else if (Tp->isVectorTy()) {
 182       VectorType *VTp = cast<VectorType>(Tp);
 183
 184       std::vector<Constant*> TempValues;
 185       TempValues.reserve(VTp->getNumElements());
 186       for (unsigned i = 0; i < VTp->getNumElements(); ++i)
 187         TempValues.push_back(getRandomConstant(VTp->getScalarType()));
 188
 189       ArrayRef<Constant*> VectorValue(TempValues);
 190       return ConstantVector::get(VectorValue);
 191     }
 192
 193     return UndefValue::get(Tp);
 194   }
 195
 196   /// Return a random value of any pointer type.
 197   Value *getRandomPointerValue() {
 198     unsigned index = Ran->Rand();
 199     for (unsigned i=0; i<PT->size(); ++i) {
 200       Value *V = PT->at((index + i) % PT->size());
 201       if (V->getType()->isPointerTy())
 202         return V;
 203     }
 204     return UndefValue::get(pickPointerType());
 205   }
 206
 207   /// Return a random value of any vector type.
 208   Value *getRandomVectorValue() {
 209     unsigned index = Ran->Rand();
 210     for (unsigned i=0; i<PT->size(); ++i) {
 211       Value *V = PT->at((index + i) % PT->size());
 212       if (V->getType()->isVectorTy())
 213         return V;
 214     }
 215     return UndefValue::get(pickVectorType());
 216   }
 217
 218   /// Pick a random type.
 219   Type *pickType() {
 220     return (Ran->Rand() & 1 ? pickVectorType() : pickScalarType());
 221   }
 222
 223   /// Pick a random pointer type.
 224   Type *pickPointerType() {
 225     Type *Ty = pickType();
 226     return PointerType::get(Ty, 0);
 227   }
 228
 229   /// Pick a random vector type.
 230   Type *pickVectorType(unsigned len = (unsigned)-1) {
 231     // Pick a random vector width in the range 2**0 to 2**4.
 232     // by adding two randoms we are generating a normal-like distribution
 233     // around 2**3.
 234     unsigned width = 1<<((Ran->Rand() % 3) + (Ran->Rand() % 3));
 235     Type *Ty;
 236
 237     // Vectors of x86mmx are illegal; keep trying till we get something else.
 238     do {
 239       Ty = pickScalarType();
 240     } while (Ty->isX86_MMXTy());
 241
 242     if (len != (unsigned)-1)
 243       width = len;
 244     return VectorType::get(Ty, width);
 245   }
 246
 247   /// Pick a random scalar type.
 248   Type *pickScalarType() {
 249     Type *t = nullptr;
 250     do {
 251       switch (Ran->Rand() % 30) {
 252       case 0: t = Type::getInt1Ty(Context); break;
 253       case 1: t = Type::getInt8Ty(Context); break;
 254       case 2: t = Type::getInt16Ty(Context); break;
 255       case 3: case 4:
 256       case 5: t = Type::getFloatTy(Context); break;
 257       case 6: case 7:
 258       case 8: t = Type::getDoubleTy(Context); break;
 259       case 9: case 10:
 260       case 11: t = Type::getInt32Ty(Context); break;
 261       case 12: case 13:
 262       case 14: t = Type::getInt64Ty(Context); break;
 263       case 15: case 16:
 264       case 17: if (GenHalfFloat) t = Type::getHalfTy(Context); break;
 265       case 18: case 19:
 266       case 20: if (GenX86FP80) t = Type::getX86_FP80Ty(Context); break;
 267       case 21: case 22:
 268       case 23: if (GenFP128) t = Type::getFP128Ty(Context); break;
 269       case 24: case 25:
 270       case 26: if (GenPPCFP128) t = Type::getPPC_FP128Ty(Context); break;
 271       case 27: case 28:
 272       case 29: if (GenX86MMX) t = Type::getX86_MMXTy(Context); break;
 273       default: llvm_unreachable("Invalid scalar value");
 274       }
 275     } while (t == nullptr);
 276
 277     return t;
 278   }
 279
 280   /// Basic block to populate
 281   BasicBlock *BB;
 282   /// Value table
 283   PieceTable *PT;
 284   /// Random number generator
 285   Random *Ran;
 286   /// Context
 287   LLVMContext &Context;
 288 };
 289
 290 struct LoadModifier: public Modifier {
 291   LoadModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 292   void Act() override {
 293     // Try to use predefined pointers. If non-exist, use undef pointer value;
 294     Value *Ptr = getRandomPointerValue();
 295     Value *V = new LoadInst(Ptr, "L", BB->getTerminator());
 296     PT->push_back(V);
 297   }
 298 };
 299
 300 struct StoreModifier: public Modifier {
 301   StoreModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 302   void Act() override {
 303     // Try to use predefined pointers. If non-exist, use undef pointer value;
 304     Value *Ptr = getRandomPointerValue();
 305     Type  *Tp = Ptr->getType();
 306     Value *Val = getRandomValue(Tp->getContainedType(0));
 307     Type  *ValTy = Val->getType();
 308
 309     // Do not store vectors of i1s because they are unsupported
 310     // by the codegen.
 311     if (ValTy->isVectorTy() && ValTy->getScalarSizeInBits() == 1)
 312       return;
 313
 314     new StoreInst(Val, Ptr, BB->getTerminator());
 315   }
 316 };
 317
 318 struct BinModifier: public Modifier {
 319   BinModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 320
 321   void Act() override {
 322     Value *Val0 = getRandomVal();
 323     Value *Val1 = getRandomValue(Val0->getType());
 324
 325     // Don't handle pointer types.
 326     if (Val0->getType()->isPointerTy() ||
 327         Val1->getType()->isPointerTy())
 328       return;
 329
 330     // Don't handle i1 types.
 331     if (Val0->getType()->getScalarSizeInBits() == 1)
 332       return;
 333
 334
 335     bool isFloat = Val0->getType()->getScalarType()->isFloatingPointTy();
 336     Instruction* Term = BB->getTerminator();
 337     unsigned R = Ran->Rand() % (isFloat ? 7 : 13);
 338     Instruction::BinaryOps Op;
 339
 340     switch (R) {
 341     default: llvm_unreachable("Invalid BinOp");
 342     case 0:{Op = (isFloat?Instruction::FAdd : Instruction::Add); break; }
 343     case 1:{Op = (isFloat?Instruction::FSub : Instruction::Sub); break; }
 344     case 2:{Op = (isFloat?Instruction::FMul : Instruction::Mul); break; }
 345     case 3:{Op = (isFloat?Instruction::FDiv : Instruction::SDiv); break; }
 346     case 4:{Op = (isFloat?Instruction::FDiv : Instruction::UDiv); break; }
 347     case 5:{Op = (isFloat?Instruction::FRem : Instruction::SRem); break; }
 348     case 6:{Op = (isFloat?Instruction::FRem : Instruction::URem); break; }
 349     case 7: {Op = Instruction::Shl;  break; }
 350     case 8: {Op = Instruction::LShr; break; }
 351     case 9: {Op = Instruction::AShr; break; }
 352     case 10:{Op = Instruction::And;  break; }
 353     case 11:{Op = Instruction::Or;   break; }
 354     case 12:{Op = Instruction::Xor;  break; }
 355     }
 356
 357     PT->push_back(BinaryOperator::Create(Op, Val0, Val1, "B", Term));
 358   }
 359 };
 360
 361 /// Generate constant values.
 362 struct ConstModifier: public Modifier {
 363   ConstModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 364   void Act() override {
 365     Type *Ty = pickType();
 366
 367     if (Ty->isVectorTy()) {
 368       switch (Ran->Rand() % 2) {
 369       case 0: if (Ty->getScalarType()->isIntegerTy())
 370                 return PT->push_back(ConstantVector::getAllOnesValue(Ty));
 371       case 1: if (Ty->getScalarType()->isIntegerTy())
 372                 return PT->push_back(ConstantVector::getNullValue(Ty));
 373       }
 374     }
 375
 376     if (Ty->isFloatingPointTy()) {
 377       // Generate 128 random bits, the size of the (currently)
 378       // largest floating-point types.
 379       uint64_t RandomBits[2];
 380       for (unsigned i = 0; i < 2; ++i)
 381         RandomBits[i] = Ran->Rand64();
 382
 383       APInt RandomInt(Ty->getPrimitiveSizeInBits(), makeArrayRef(RandomBits));
 384       APFloat RandomFloat(Ty->getFltSemantics(), RandomInt);
 385
 386       if (Ran->Rand() & 1)
 387         return PT->push_back(ConstantFP::getNullValue(Ty));
 388       return PT->push_back(ConstantFP::get(Ty->getContext(), RandomFloat));
 389     }
 390
 391     if (Ty->isIntegerTy()) {
 392       switch (Ran->Rand() % 7) {
 393       case 0: if (Ty->isIntegerTy())
 394                 return PT->push_back(ConstantInt::get(Ty,
 395                   APInt::getAllOnesValue(Ty->getPrimitiveSizeInBits())));
 396       case 1: if (Ty->isIntegerTy())
 397                 return PT->push_back(ConstantInt::get(Ty,
 398                   APInt::getNullValue(Ty->getPrimitiveSizeInBits())));
 399       case 2: case 3: case 4: case 5:
 400       case 6: if (Ty->isIntegerTy())
 401                 PT->push_back(ConstantInt::get(Ty, Ran->Rand()));
 402       }
 403     }
 404
 405   }
 406 };
 407
 408 struct AllocaModifier: public Modifier {
 409   AllocaModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R){}
 410
 411   void Act() override {
 412     Type *Tp = pickType();
 413     PT->push_back(new AllocaInst(Tp, "A", BB->getFirstNonPHI()));
 414   }
 415 };
 416
 417 struct ExtractElementModifier: public Modifier {
 418   ExtractElementModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):
 419     Modifier(BB, PT, R) {}
 420
 421   void Act() override {
 422     Value *Val0 = getRandomVectorValue();
 423     Value *V = ExtractElementInst::Create(Val0,
 424              ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(BB->getContext()),
 425              Ran->Rand() % cast<VectorType>(Val0->getType())->getNumElements()),
 426              "E", BB->getTerminator());
 427     return PT->push_back(V);
 428   }
 429 };
 430
 431 struct ShuffModifier: public Modifier {
 432   ShuffModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 433   void Act() override {
 434
 435     Value *Val0 = getRandomVectorValue();
 436     Value *Val1 = getRandomValue(Val0->getType());
 437
 438     unsigned Width = cast<VectorType>(Val0->getType())->getNumElements();
 439     std::vector<Constant*> Idxs;
 440
 441     Type *I32 = Type::getInt32Ty(BB->getContext());
 442     for (unsigned i=0; i<Width; ++i) {
 443       Constant *CI = ConstantInt::get(I32, Ran->Rand() % (Width*2));
 444       // Pick some undef values.
 445       if (!(Ran->Rand() % 5))
 446         CI = UndefValue::get(I32);
 447       Idxs.push_back(CI);
 448     }
 449
 450     Constant *Mask = ConstantVector::get(Idxs);
 451
 452     Value *V = new ShuffleVectorInst(Val0, Val1, Mask, "Shuff",
 453                                      BB->getTerminator());
 454     PT->push_back(V);
 455   }
 456 };
 457
 458 struct InsertElementModifier: public Modifier {
 459   InsertElementModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):
 460     Modifier(BB, PT, R) {}
 461
 462   void Act() override {
 463     Value *Val0 = getRandomVectorValue();
 464     Value *Val1 = getRandomValue(Val0->getType()->getScalarType());
 465
 466     Value *V = InsertElementInst::Create(Val0, Val1,
 467               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(BB->getContext()),
 468               Ran->Rand() % cast<VectorType>(Val0->getType())->getNumElements()),
 469               "I",  BB->getTerminator());
 470     return PT->push_back(V);
 471   }
 472
 473 };
 474
 475 struct CastModifier: public Modifier {
 476   CastModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 477   void Act() override {
 478
 479     Value *V = getRandomVal();
 480     Type *VTy = V->getType();
 481     Type *DestTy = pickScalarType();
 482
 483     // Handle vector casts vectors.
 484     if (VTy->isVectorTy()) {
 485       VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VTy);
 486       DestTy = pickVectorType(VecTy->getNumElements());
 487     }
 488
 489     // no need to cast.
 490     if (VTy == DestTy) return;
 491
 492     // Pointers:
 493     if (VTy->isPointerTy()) {
 494       if (!DestTy->isPointerTy())
 495         DestTy = PointerType::get(DestTy, 0);
 496       return PT->push_back(
 497         new BitCastInst(V, DestTy, "PC", BB->getTerminator()));
 498     }
 499
 500     unsigned VSize = VTy->getScalarType()->getPrimitiveSizeInBits();
 501     unsigned DestSize = DestTy->getScalarType()->getPrimitiveSizeInBits();
 502
 503     // Generate lots of bitcasts.
 504     if ((Ran->Rand() & 1) && VSize == DestSize) {
 505       return PT->push_back(
 506         new BitCastInst(V, DestTy, "BC", BB->getTerminator()));
 507     }
 508
 509     // Both types are integers:
 510     if (VTy->getScalarType()->isIntegerTy() &&
 511         DestTy->getScalarType()->isIntegerTy()) {
 512       if (VSize > DestSize) {
 513         return PT->push_back(
 514           new TruncInst(V, DestTy, "Tr", BB->getTerminator()));
 515       } else {
 516         assert(VSize < DestSize && "Different int types with the same size?");
 517         if (Ran->Rand() & 1)
 518           return PT->push_back(
 519             new ZExtInst(V, DestTy, "ZE", BB->getTerminator()));
 520         return PT->push_back(new SExtInst(V, DestTy, "Se", BB->getTerminator()));
 521       }
 522     }
 523
 524     // Fp to int.
 525     if (VTy->getScalarType()->isFloatingPointTy() &&
 526         DestTy->getScalarType()->isIntegerTy()) {
 527       if (Ran->Rand() & 1)
 528         return PT->push_back(
 529           new FPToSIInst(V, DestTy, "FC", BB->getTerminator()));
 530       return PT->push_back(new FPToUIInst(V, DestTy, "FC", BB->getTerminator()));
 531     }
 532
 533     // Int to fp.
 534     if (VTy->getScalarType()->isIntegerTy() &&
 535         DestTy->getScalarType()->isFloatingPointTy()) {
 536       if (Ran->Rand() & 1)
 537         return PT->push_back(
 538           new SIToFPInst(V, DestTy, "FC", BB->getTerminator()));
 539       return PT->push_back(new UIToFPInst(V, DestTy, "FC", BB->getTerminator()));
 540
 541     }
 542
 543     // Both floats.
 544     if (VTy->getScalarType()->isFloatingPointTy() &&
 545         DestTy->getScalarType()->isFloatingPointTy()) {
 546       if (VSize > DestSize) {
 547         return PT->push_back(
 548           new FPTruncInst(V, DestTy, "Tr", BB->getTerminator()));
 549       } else if (VSize < DestSize) {
 550         return PT->push_back(
 551           new FPExtInst(V, DestTy, "ZE", BB->getTerminator()));
 552       }
 553       // If VSize == DestSize, then the two types must be fp128 and ppc_fp128,
 554       // for which there is no defined conversion. So do nothing.
 555     }
 556   }
 557
 558 };
 559
 560 struct SelectModifier: public Modifier {
 561   SelectModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):
 562     Modifier(BB, PT, R) {}
 563
 564   void Act() override {
 565     // Try a bunch of different select configuration until a valid one is found.
 566       Value *Val0 = getRandomVal();
 567       Value *Val1 = getRandomValue(Val0->getType());
 568
 569       Type *CondTy = Type::getInt1Ty(Context);
 570
 571       // If the value type is a vector, and we allow vector select, then in 50%
 572       // of the cases generate a vector select.
 573       if (Val0->getType()->isVectorTy() && (Ran->Rand() % 1)) {
 574         unsigned NumElem = cast<VectorType>(Val0->getType())->getNumElements();
 575         CondTy = VectorType::get(CondTy, NumElem);
 576       }
 577
 578       Value *Cond = getRandomValue(CondTy);
 579       Value *V = SelectInst::Create(Cond, Val0, Val1, "Sl", BB->getTerminator());
 580       return PT->push_back(V);
 581   }
 582 };
 583
 584
 585 struct CmpModifier: public Modifier {
 586   CmpModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 587   void Act() override {
 588
 589     Value *Val0 = getRandomVal();
 590     Value *Val1 = getRandomValue(Val0->getType());
 591
 592     if (Val0->getType()->isPointerTy()) return;
 593     bool fp = Val0->getType()->getScalarType()->isFloatingPointTy();
 594
 595     int op;
 596     if (fp) {
 597       op = Ran->Rand() %
 598       (CmpInst::LAST_FCMP_PREDICATE - CmpInst::FIRST_FCMP_PREDICATE) +
 599        CmpInst::FIRST_FCMP_PREDICATE;
 600     } else {
 601       op = Ran->Rand() %
 602       (CmpInst::LAST_ICMP_PREDICATE - CmpInst::FIRST_ICMP_PREDICATE) +
 603        CmpInst::FIRST_ICMP_PREDICATE;
 604     }
 605
 606     Value *V = CmpInst::Create(fp ? Instruction::FCmp : Instruction::ICmp,
 607                                op, Val0, Val1, "Cmp", BB->getTerminator());
 608     return PT->push_back(V);
 609   }
 610 };
 611
 612 } // end anonymous namespace
 613
 614 static void FillFunction(Function *F, Random &R) {
 615   // Create a legal entry block.
 616   BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(F->getContext(), "BB", F);
 617   ReturnInst::Create(F->getContext(), BB);
 618
 619   // Create the value table.
 620   Modifier::PieceTable PT;
 621
 622   // Consider arguments as legal values.
 623   for (Function::arg_iterator it = F->arg_begin(), e = F->arg_end();
 624        it != e; ++it)
 625     PT.push_back(it);
 626
 627   // List of modifiers which add new random instructions.
 628   std::vector<Modifier*> Modifiers;
 629   std::unique_ptr<Modifier> LM(new LoadModifier(BB, &PT, &R));
 630   std::unique_ptr<Modifier> SM(new StoreModifier(BB, &PT, &R));
 631   std::unique_ptr<Modifier> EE(new ExtractElementModifier(BB, &PT, &R));
 632   std::unique_ptr<Modifier> SHM(new ShuffModifier(BB, &PT, &R));
 633   std::unique_ptr<Modifier> IE(new InsertElementModifier(BB, &PT, &R));
 634   std::unique_ptr<Modifier> BM(new BinModifier(BB, &PT, &R));
 635   std::unique_ptr<Modifier> CM(new CastModifier(BB, &PT, &R));
 636   std::unique_ptr<Modifier> SLM(new SelectModifier(BB, &PT, &R));
 637   std::unique_ptr<Modifier> PM(new CmpModifier(BB, &PT, &R));
 638   Modifiers.push_back(LM.get());
 639   Modifiers.push_back(SM.get());
 640   Modifiers.push_back(EE.get());
 641   Modifiers.push_back(SHM.get());
 642   Modifiers.push_back(IE.get());
 643   Modifiers.push_back(BM.get());
 644   Modifiers.push_back(CM.get());
 645   Modifiers.push_back(SLM.get());
 646   Modifiers.push_back(PM.get());
 647
 648   // Generate the random instructions
 649   AllocaModifier AM(BB, &PT, &R); AM.ActN(5); // Throw in a few allocas
 650   ConstModifier COM(BB, &PT, &R);  COM.ActN(40); // Throw in a few constants
 651
 652   for (unsigned i=0; i< SizeCL / Modifiers.size(); ++i)
 653     for (std::vector<Modifier*>::iterator it = Modifiers.begin(),
 654          e = Modifiers.end(); it != e; ++it) {
 655       (*it)->Act();
 656     }
 657
 658   SM->ActN(5); // Throw in a few stores.
 659 }
 660
 661 static void IntroduceControlFlow(Function *F, Random &R) {
 662   std::vector<Instruction*> BoolInst;
 663   for (BasicBlock::iterator it = F->begin()->begin(),
 664        e = F->begin()->end(); it != e; ++it) {
 665     if (it->getType() == IntegerType::getInt1Ty(F->getContext()))
 666       BoolInst.push_back(it);
 667   }
 668
 669   std::random_shuffle(BoolInst.begin(), BoolInst.end(), R);
 670
 671   for (std::vector<Instruction*>::iterator it = BoolInst.begin(),
 672        e = BoolInst.end(); it != e; ++it) {
 673     Instruction *Instr = *it;
 674     BasicBlock *Curr = Instr->getParent();
 675     BasicBlock::iterator Loc= Instr;
 676     BasicBlock *Next = Curr->splitBasicBlock(Loc, "CF");
 677     Instr->moveBefore(Curr->getTerminator());
 678     if (Curr != &F->getEntryBlock()) {
 679       BranchInst::Create(Curr, Next, Instr, Curr->getTerminator());
 680       Curr->getTerminator()->eraseFromParent();
 681     }
 682   }
 683 }
 684
 685 int main(int argc, char **argv) {
 686   // Init LLVM, call llvm_shutdown() on exit, parse args, etc.
 687   llvm::PrettyStackTraceProgram X(argc, argv);
 688   cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv, "llvm codegen stress-tester\n");
 689   llvm_shutdown_obj Y;
 690
 691   std::unique_ptr<Module> M(new Module("/tmp/autogen.bc", getGlobalContext()));
 692   Function *F = GenEmptyFunction(M.get());
 693
 694   // Pick an initial seed value
 695   Random R(SeedCL);
 696   // Generate lots of random instructions inside a single basic block.
 697   FillFunction(F, R);
 698   // Break the basic block into many loops.
 699   IntroduceControlFlow(F, R);
 700
 701   // Figure out what stream we are supposed to write to...
 702   std::unique_ptr<tool_output_file> Out;
 703   // Default to standard output.
 704   if (OutputFilename.empty())
 705     OutputFilename = "-";
 706
 707   std::string ErrorInfo;
 708   Out.reset(new tool_output_file(OutputFilename.c_str(), ErrorInfo,
 709                                  sys::fs::F_None));
 710   if (!ErrorInfo.empty()) {
 711     errs() << ErrorInfo << '\n';
 712     return 1;
 713   }
 714
 715   PassManager Passes;
 716   Passes.add(createVerifierPass());
 717   Passes.add(createDebugInfoVerifierPass());
 718   Passes.add(createPrintModulePass(Out->os()));
 719   Passes.run(*M.get());
 720   Out->keep();
 721
 722   return 0;
 723 }