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 #include "llvm/LLVMContext.h"
  15 #include "llvm/Module.h"
  16 #include "llvm/PassManager.h"
  17 #include "llvm/Constants.h"
  18 #include "llvm/Instruction.h"
  19 #include "llvm/CallGraphSCCPass.h"
  20 #include "llvm/Assembly/PrintModulePass.h"
  21 #include "llvm/Analysis/Verifier.h"
  22 #include "llvm/Support/PassNameParser.h"
  23 #include "llvm/Support/Debug.h"
  24 #include "llvm/Support/ManagedStatic.h"
  25 #include "llvm/Support/PluginLoader.h"
  26 #include "llvm/Support/PrettyStackTrace.h"
  27 #include "llvm/Support/ToolOutputFile.h"
  28 #include <memory>
  29 #include <sstream>
  30 #include <set>
  31 #include <vector>
  32 #include <algorithm>
  33 using namespace llvm;
  34
  35 static cl::opt<unsigned> SeedCL("seed",
  36   cl::desc("Seed used for randomness"), cl::init(0));
  37 static cl::opt<unsigned> SizeCL("size",
  38   cl::desc("The estimated size of the generated function (# of instrs)"),
  39   cl::init(100));
  40 static cl::opt<std::string>
  41 OutputFilename("o", cl::desc("Override output filename"),
  42                cl::value_desc("filename"));
  43
  44 static cl::opt<bool> GenHalfFloat("generate-half-float",
  45   cl::desc("Generate half-length floating-point values"), cl::init(false));
  46 static cl::opt<bool> GenX86FP80("generate-x86-fp80",
  47   cl::desc("Generate 80-bit X86 floating-point values"), cl::init(false));
  48 static cl::opt<bool> GenFP128("generate-fp128",
  49   cl::desc("Generate 128-bit floating-point values"), cl::init(false));
  50 static cl::opt<bool> GenPPCFP128("generate-ppc-fp128",
  51   cl::desc("Generate 128-bit PPC floating-point values"), cl::init(false));
  52 static cl::opt<bool> GenX86MMX("generate-x86-mmx",
  53   cl::desc("Generate X86 MMX floating-point values"), cl::init(false));
  54
  55 /// A utility class to provide a pseudo-random number generator which is
  56 /// the same across all platforms. This is somewhat close to the libc
  57 /// implementation. Note: This is not a cryptographically secure pseudorandom
  58 /// number generator.
  59 class Random {
  60 public:
  61   /// C'tor
  62   Random(unsigned _seed):Seed(_seed) {}
  63
  64   /// Return a random integer, up to a
  65   /// maximum of 2**19 - 1.
  66   uint32_t Rand() {
  67     uint32_t Val = Seed + 0x000b07a1;
  68     Seed = (Val * 0x3c7c0ac1);
  69     // Only lowest 19 bits are random-ish.
  70     return Seed & 0x7ffff;
  71   }
  72
  73   /// Return a random 32 bit integer.
  74   uint32_t Rand32() {
  75     uint32_t Val = Rand();
  76     Val &= 0xffff;
  77     return Val | (Rand() << 16);
  78   }
  79
  80   /// Return a random 64 bit integer.
  81   uint64_t Rand64() {
  82     uint64_t Val = Rand32();
  83     return Val | (uint64_t(Rand32()) << 32);
  84   }
  85
  86   /// Rand operator for STL algorithms.
  87   ptrdiff_t operator()(ptrdiff_t y) {
  88     return  Rand64() % y;
  89   }
  90
  91 private:
  92   unsigned Seed;
  93 };
  94
  95 /// Generate an empty function with a default argument list.
  96 Function *GenEmptyFunction(Module *M) {
  97   // Type Definitions
  98   std::vector<Type*> ArgsTy;
  99   // Define a few arguments
 100   LLVMContext &Context = M->getContext();
 101   ArgsTy.push_back(PointerType::get(IntegerType::getInt8Ty(Context), 0));
 102   ArgsTy.push_back(PointerType::get(IntegerType::getInt32Ty(Context), 0));
 103   ArgsTy.push_back(PointerType::get(IntegerType::getInt64Ty(Context), 0));
 104   ArgsTy.push_back(IntegerType::getInt32Ty(Context));
 105   ArgsTy.push_back(IntegerType::getInt64Ty(Context));
 106   ArgsTy.push_back(IntegerType::getInt8Ty(Context));
 107
 108   FunctionType *FuncTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(Context), ArgsTy, 0);
 109   // Pick a unique name to describe the input parameters
 110   std::stringstream ss;
 111   ss<<"autogen_SD"<<SeedCL;
 112   Function *Func = Function::Create(FuncTy, GlobalValue::ExternalLinkage,
 113                                     ss.str(), M);
 114
 115   Func->setCallingConv(CallingConv::C);
 116   return Func;
 117 }
 118
 119 /// A base class, implementing utilities needed for
 120 /// modifying and adding new random instructions.
 121 struct Modifier {
 122   /// Used to store the randomly generated values.
 123   typedef std::vector<Value*> PieceTable;
 124
 125 public:
 126   /// C'tor
 127   Modifier(BasicBlock *Block, PieceTable *PT, Random *R):
 128     BB(Block),PT(PT),Ran(R),Context(BB->getContext()) {}
 129   /// Add a new instruction.
 130   virtual void Act() = 0;
 131   /// Add N new instructions,
 132   virtual void ActN(unsigned n) {
 133     for (unsigned i=0; i<n; ++i)
 134       Act();
 135   }
 136
 137 protected:
 138   /// Return a random value from the list of known values.
 139   Value *getRandomVal() {
 140     assert(PT->size());
 141     return PT->at(Ran->Rand() % PT->size());
 142   }
 143
 144   Constant *getRandomConstant(Type *Tp) {
 145     if (Tp->isIntegerTy()) {
 146       if (Ran->Rand() & 1)
 147         return ConstantInt::getAllOnesValue(Tp);
 148       return ConstantInt::getNullValue(Tp);
 149     } else if (Tp->isFloatingPointTy()) {
 150       if (Ran->Rand() & 1)
 151         return ConstantFP::getAllOnesValue(Tp);
 152       return ConstantFP::getNullValue(Tp);
 153     }
 154     return UndefValue::get(Tp);
 155   }
 156
 157   /// Return a random value with a known type.
 158   Value *getRandomValue(Type *Tp) {
 159     unsigned index = Ran->Rand();
 160     for (unsigned i=0; i<PT->size(); ++i) {
 161       Value *V = PT->at((index + i) % PT->size());
 162       if (V->getType() == Tp)
 163         return V;
 164     }
 165
 166     // If the requested type was not found, generate a constant value.
 167     if (Tp->isIntegerTy()) {
 168       if (Ran->Rand() & 1)
 169         return ConstantInt::getAllOnesValue(Tp);
 170       return ConstantInt::getNullValue(Tp);
 171     } else if (Tp->isFloatingPointTy()) {
 172       if (Ran->Rand() & 1)
 173         return ConstantFP::getAllOnesValue(Tp);
 174       return ConstantFP::getNullValue(Tp);
 175     } else if (Tp->isVectorTy()) {
 176       VectorType *VTp = cast<VectorType>(Tp);
 177
 178       std::vector<Constant*> TempValues;
 179       TempValues.reserve(VTp->getNumElements());
 180       for (unsigned i = 0; i < VTp->getNumElements(); ++i)
 181         TempValues.push_back(getRandomConstant(VTp->getScalarType()));
 182
 183       ArrayRef<Constant*> VectorValue(TempValues);
 184       return ConstantVector::get(VectorValue);
 185     }
 186
 187     return UndefValue::get(Tp);
 188   }
 189
 190   /// Return a random value of any pointer type.
 191   Value *getRandomPointerValue() {
 192     unsigned index = Ran->Rand();
 193     for (unsigned i=0; i<PT->size(); ++i) {
 194       Value *V = PT->at((index + i) % PT->size());
 195       if (V->getType()->isPointerTy())
 196         return V;
 197     }
 198     return UndefValue::get(pickPointerType());
 199   }
 200
 201   /// Return a random value of any vector type.
 202   Value *getRandomVectorValue() {
 203     unsigned index = Ran->Rand();
 204     for (unsigned i=0; i<PT->size(); ++i) {
 205       Value *V = PT->at((index + i) % PT->size());
 206       if (V->getType()->isVectorTy())
 207         return V;
 208     }
 209     return UndefValue::get(pickVectorType());
 210   }
 211
 212   /// Pick a random type.
 213   Type *pickType() {
 214     return (Ran->Rand() & 1 ? pickVectorType() : pickScalarType());
 215   }
 216
 217   /// Pick a random pointer type.
 218   Type *pickPointerType() {
 219     Type *Ty = pickType();
 220     return PointerType::get(Ty, 0);
 221   }
 222
 223   /// Pick a random vector type.
 224   Type *pickVectorType(unsigned len = (unsigned)-1) {
 225     // Pick a random vector width in the range 2**0 to 2**4.
 226     // by adding two randoms we are generating a normal-like distribution
 227     // around 2**3.
 228     unsigned width = 1<<((Ran->Rand() % 3) + (Ran->Rand() % 3));
 229     Type *Ty;
 230
 231     // Vectors of x86mmx are illegal; keep trying till we get something else.
 232     do {
 233       Ty = pickScalarType();
 234     } while (Ty->isX86_MMXTy());
 235
 236     if (len != (unsigned)-1)
 237       width = len;
 238     return VectorType::get(Ty, width);
 239   }
 240
 241   /// Pick a random scalar type.
 242   Type *pickScalarType() {
 243     Type *t = 0;
 244     do {
 245       switch (Ran->Rand() % 30) {
 246       case 0: t = Type::getInt1Ty(Context); break;
 247       case 1: t = Type::getInt8Ty(Context); break;
 248       case 2: t = Type::getInt16Ty(Context); break;
 249       case 3: case 4:
 250       case 5: t = Type::getFloatTy(Context); break;
 251       case 6: case 7:
 252       case 8: t = Type::getDoubleTy(Context); break;
 253       case 9: case 10:
 254       case 11: t = Type::getInt32Ty(Context); break;
 255       case 12: case 13:
 256       case 14: t = Type::getInt64Ty(Context); break;
 257       case 15: case 16:
 258       case 17: if (GenHalfFloat) t = Type::getHalfTy(Context); break;
 259       case 18: case 19:
 260       case 20: if (GenX86FP80) t = Type::getX86_FP80Ty(Context); break;
 261       case 21: case 22:
 262       case 23: if (GenFP128) t = Type::getFP128Ty(Context); break;
 263       case 24: case 25:
 264       case 26: if (GenPPCFP128) t = Type::getPPC_FP128Ty(Context); break;
 265       case 27: case 28:
 266       case 29: if (GenX86MMX) t = Type::getX86_MMXTy(Context); break;
 267       default: llvm_unreachable("Invalid scalar value");
 268       }
 269     } while (t == 0);
 270
 271     return t;
 272   }
 273
 274   /// Basic block to populate
 275   BasicBlock *BB;
 276   /// Value table
 277   PieceTable *PT;
 278   /// Random number generator
 279   Random *Ran;
 280   /// Context
 281   LLVMContext &Context;
 282 };
 283
 284 struct LoadModifier: public Modifier {
 285   LoadModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 286   virtual void Act() {
 287     // Try to use predefined pointers. If non exist, use undef pointer value;
 288     Value *Ptr = getRandomPointerValue();
 289     Value *V = new LoadInst(Ptr, "L", BB->getTerminator());
 290     PT->push_back(V);
 291   }
 292 };
 293
 294 struct StoreModifier: public Modifier {
 295   StoreModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 296   virtual void Act() {
 297     // Try to use predefined pointers. If non exist, use undef pointer value;
 298     Value *Ptr = getRandomPointerValue();
 299     Type  *Tp = Ptr->getType();
 300     Value *Val = getRandomValue(Tp->getContainedType(0));
 301     Type  *ValTy = Val->getType();
 302
 303     // Do not store vectors of i1s because they are unsupported
 304     // by the codegen.
 305     if (ValTy->isVectorTy() && ValTy->getScalarSizeInBits() == 1)
 306       return;
 307
 308     new StoreInst(Val, Ptr, BB->getTerminator());
 309   }
 310 };
 311
 312 struct BinModifier: public Modifier {
 313   BinModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 314
 315   virtual void Act() {
 316     Value *Val0 = getRandomVal();
 317     Value *Val1 = getRandomValue(Val0->getType());
 318
 319     // Don't handle pointer types.
 320     if (Val0->getType()->isPointerTy() ||
 321         Val1->getType()->isPointerTy())
 322       return;
 323
 324     // Don't handle i1 types.
 325     if (Val0->getType()->getScalarSizeInBits() == 1)
 326       return;
 327
 328
 329     bool isFloat = Val0->getType()->getScalarType()->isFloatingPointTy();
 330     Instruction* Term = BB->getTerminator();
 331     unsigned R = Ran->Rand() % (isFloat ? 7 : 13);
 332     Instruction::BinaryOps Op;
 333
 334     switch (R) {
 335     default: llvm_unreachable("Invalid BinOp");
 336     case 0:{Op = (isFloat?Instruction::FAdd : Instruction::Add); break; }
 337     case 1:{Op = (isFloat?Instruction::FSub : Instruction::Sub); break; }
 338     case 2:{Op = (isFloat?Instruction::FMul : Instruction::Mul); break; }
 339     case 3:{Op = (isFloat?Instruction::FDiv : Instruction::SDiv); break; }
 340     case 4:{Op = (isFloat?Instruction::FDiv : Instruction::UDiv); break; }
 341     case 5:{Op = (isFloat?Instruction::FRem : Instruction::SRem); break; }
 342     case 6:{Op = (isFloat?Instruction::FRem : Instruction::URem); break; }
 343     case 7: {Op = Instruction::Shl;  break; }
 344     case 8: {Op = Instruction::LShr; break; }
 345     case 9: {Op = Instruction::AShr; break; }
 346     case 10:{Op = Instruction::And;  break; }
 347     case 11:{Op = Instruction::Or;   break; }
 348     case 12:{Op = Instruction::Xor;  break; }
 349     }
 350
 351     PT->push_back(BinaryOperator::Create(Op, Val0, Val1, "B", Term));
 352   }
 353 };
 354
 355 /// Generate constant values.
 356 struct ConstModifier: public Modifier {
 357   ConstModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 358   virtual void Act() {
 359     Type *Ty = pickType();
 360
 361     if (Ty->isVectorTy()) {
 362       switch (Ran->Rand() % 2) {
 363       case 0: if (Ty->getScalarType()->isIntegerTy())
 364                 return PT->push_back(ConstantVector::getAllOnesValue(Ty));
 365       case 1: if (Ty->getScalarType()->isIntegerTy())
 366                 return PT->push_back(ConstantVector::getNullValue(Ty));
 367       }
 368     }
 369
 370     if (Ty->isFloatingPointTy()) {
 371       // Generate 128 random bits, the size of the (currently)
 372       // largest floating-point types.
 373       uint64_t RandomBits[2];
 374       for (unsigned i = 0; i < 2; ++i)
 375         RandomBits[i] = Ran->Rand64();
 376
 377       APInt RandomInt(Ty->getPrimitiveSizeInBits(), makeArrayRef(RandomBits));
 378
 379       bool isIEEE = !Ty->isX86_FP80Ty() && !Ty->isPPC_FP128Ty();
 380       APFloat RandomFloat(RandomInt, isIEEE);
 381
 382       if (Ran->Rand() & 1)
 383         return PT->push_back(ConstantFP::getNullValue(Ty));
 384       return PT->push_back(ConstantFP::get(Ty->getContext(), RandomFloat));
 385     }
 386
 387     if (Ty->isIntegerTy()) {
 388       switch (Ran->Rand() % 7) {
 389       case 0: if (Ty->isIntegerTy())
 390                 return PT->push_back(ConstantInt::get(Ty,
 391                   APInt::getAllOnesValue(Ty->getPrimitiveSizeInBits())));
 392       case 1: if (Ty->isIntegerTy())
 393                 return PT->push_back(ConstantInt::get(Ty,
 394                   APInt::getNullValue(Ty->getPrimitiveSizeInBits())));
 395       case 2: case 3: case 4: case 5:
 396       case 6: if (Ty->isIntegerTy())
 397                 PT->push_back(ConstantInt::get(Ty, Ran->Rand()));
 398       }
 399     }
 400
 401   }
 402 };
 403
 404 struct AllocaModifier: public Modifier {
 405   AllocaModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R){}
 406
 407   virtual void Act() {
 408     Type *Tp = pickType();
 409     PT->push_back(new AllocaInst(Tp, "A", BB->getFirstNonPHI()));
 410   }
 411 };
 412
 413 struct ExtractElementModifier: public Modifier {
 414   ExtractElementModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):
 415     Modifier(BB, PT, R) {}
 416
 417   virtual void Act() {
 418     Value *Val0 = getRandomVectorValue();
 419     Value *V = ExtractElementInst::Create(Val0,
 420              ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(BB->getContext()),
 421              Ran->Rand() % cast<VectorType>(Val0->getType())->getNumElements()),
 422              "E", BB->getTerminator());
 423     return PT->push_back(V);
 424   }
 425 };
 426
 427 struct ShuffModifier: public Modifier {
 428   ShuffModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 429   virtual void Act() {
 430
 431     Value *Val0 = getRandomVectorValue();
 432     Value *Val1 = getRandomValue(Val0->getType());
 433
 434     unsigned Width = cast<VectorType>(Val0->getType())->getNumElements();
 435     std::vector<Constant*> Idxs;
 436
 437     Type *I32 = Type::getInt32Ty(BB->getContext());
 438     for (unsigned i=0; i<Width; ++i) {
 439       Constant *CI = ConstantInt::get(I32, Ran->Rand() % (Width*2));
 440       // Pick some undef values.
 441       if (!(Ran->Rand() % 5))
 442         CI = UndefValue::get(I32);
 443       Idxs.push_back(CI);
 444     }
 445
 446     Constant *Mask = ConstantVector::get(Idxs);
 447
 448     Value *V = new ShuffleVectorInst(Val0, Val1, Mask, "Shuff",
 449                                      BB->getTerminator());
 450     PT->push_back(V);
 451   }
 452 };
 453
 454 struct InsertElementModifier: public Modifier {
 455   InsertElementModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):
 456     Modifier(BB, PT, R) {}
 457
 458   virtual void Act() {
 459     Value *Val0 = getRandomVectorValue();
 460     Value *Val1 = getRandomValue(Val0->getType()->getScalarType());
 461
 462     Value *V = InsertElementInst::Create(Val0, Val1,
 463               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(BB->getContext()),
 464               Ran->Rand() % cast<VectorType>(Val0->getType())->getNumElements()),
 465               "I",  BB->getTerminator());
 466     return PT->push_back(V);
 467   }
 468
 469 };
 470
 471 struct CastModifier: public Modifier {
 472   CastModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 473   virtual void Act() {
 474
 475     Value *V = getRandomVal();
 476     Type *VTy = V->getType();
 477     Type *DestTy = pickScalarType();
 478
 479     // Handle vector casts vectors.
 480     if (VTy->isVectorTy()) {
 481       VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VTy);
 482       DestTy = pickVectorType(VecTy->getNumElements());
 483     }
 484
 485     // no need to cast.
 486     if (VTy == DestTy) return;
 487
 488     // Pointers:
 489     if (VTy->isPointerTy()) {
 490       if (!DestTy->isPointerTy())
 491         DestTy = PointerType::get(DestTy, 0);
 492       return PT->push_back(
 493         new BitCastInst(V, DestTy, "PC", BB->getTerminator()));
 494     }
 495
 496     unsigned VSize = VTy->getScalarType()->getPrimitiveSizeInBits();
 497     unsigned DestSize = DestTy->getScalarType()->getPrimitiveSizeInBits();
 498
 499     // Generate lots of bitcasts.
 500     if ((Ran->Rand() & 1) && VSize == DestSize) {
 501       return PT->push_back(
 502         new BitCastInst(V, DestTy, "BC", BB->getTerminator()));
 503     }
 504
 505     // Both types are integers:
 506     if (VTy->getScalarType()->isIntegerTy() &&
 507         DestTy->getScalarType()->isIntegerTy()) {
 508       if (VSize > DestSize) {
 509         return PT->push_back(
 510           new TruncInst(V, DestTy, "Tr", BB->getTerminator()));
 511       } else {
 512         assert(VSize < DestSize && "Different int types with the same size?");
 513         if (Ran->Rand() & 1)
 514           return PT->push_back(
 515             new ZExtInst(V, DestTy, "ZE", BB->getTerminator()));
 516         return PT->push_back(new SExtInst(V, DestTy, "Se", BB->getTerminator()));
 517       }
 518     }
 519
 520     // Fp to int.
 521     if (VTy->getScalarType()->isFloatingPointTy() &&
 522         DestTy->getScalarType()->isIntegerTy()) {
 523       if (Ran->Rand() & 1)
 524         return PT->push_back(
 525           new FPToSIInst(V, DestTy, "FC", BB->getTerminator()));
 526       return PT->push_back(new FPToUIInst(V, DestTy, "FC", BB->getTerminator()));
 527     }
 528
 529     // Int to fp.
 530     if (VTy->getScalarType()->isIntegerTy() &&
 531         DestTy->getScalarType()->isFloatingPointTy()) {
 532       if (Ran->Rand() & 1)
 533         return PT->push_back(
 534           new SIToFPInst(V, DestTy, "FC", BB->getTerminator()));
 535       return PT->push_back(new UIToFPInst(V, DestTy, "FC", BB->getTerminator()));
 536
 537     }
 538
 539     // Both floats.
 540     if (VTy->getScalarType()->isFloatingPointTy() &&
 541         DestTy->getScalarType()->isFloatingPointTy()) {
 542       if (VSize > DestSize) {
 543         return PT->push_back(
 544           new FPTruncInst(V, DestTy, "Tr", BB->getTerminator()));
 545       } else if (VSize < DestSize) {
 546         return PT->push_back(
 547           new FPExtInst(V, DestTy, "ZE", BB->getTerminator()));
 548       }
 549       // If VSize == DestSize, then the two types must be fp128 and ppc_fp128,
 550       // for which there is no defined conversion. So do nothing.
 551     }
 552   }
 553
 554 };
 555
 556 struct SelectModifier: public Modifier {
 557   SelectModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):
 558     Modifier(BB, PT, R) {}
 559
 560   virtual void Act() {
 561     // Try a bunch of different select configuration until a valid one is found.
 562       Value *Val0 = getRandomVal();
 563       Value *Val1 = getRandomValue(Val0->getType());
 564
 565       Type *CondTy = Type::getInt1Ty(Context);
 566
 567       // If the value type is a vector, and we allow vector select, then in 50%
 568       // of the cases generate a vector select.
 569       if (Val0->getType()->isVectorTy() && (Ran->Rand() % 1)) {
 570         unsigned NumElem = cast<VectorType>(Val0->getType())->getNumElements();
 571         CondTy = VectorType::get(CondTy, NumElem);
 572       }
 573
 574       Value *Cond = getRandomValue(CondTy);
 575       Value *V = SelectInst::Create(Cond, Val0, Val1, "Sl", BB->getTerminator());
 576       return PT->push_back(V);
 577   }
 578 };
 579
 580
 581 struct CmpModifier: public Modifier {
 582   CmpModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 583   virtual void Act() {
 584
 585     Value *Val0 = getRandomVal();
 586     Value *Val1 = getRandomValue(Val0->getType());
 587
 588     if (Val0->getType()->isPointerTy()) return;
 589     bool fp = Val0->getType()->getScalarType()->isFloatingPointTy();
 590
 591     int op;
 592     if (fp) {
 593       op = Ran->Rand() %
 594       (CmpInst::LAST_FCMP_PREDICATE - CmpInst::FIRST_FCMP_PREDICATE) +
 595        CmpInst::FIRST_FCMP_PREDICATE;
 596     } else {
 597       op = Ran->Rand() %
 598       (CmpInst::LAST_ICMP_PREDICATE - CmpInst::FIRST_ICMP_PREDICATE) +
 599        CmpInst::FIRST_ICMP_PREDICATE;
 600     }
 601
 602     Value *V = CmpInst::Create(fp ? Instruction::FCmp : Instruction::ICmp,
 603                                op, Val0, Val1, "Cmp", BB->getTerminator());
 604     return PT->push_back(V);
 605   }
 606 };
 607
 608 void FillFunction(Function *F, Random &R) {
 609   // Create a legal entry block.
 610   BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(F->getContext(), "BB", F);
 611   ReturnInst::Create(F->getContext(), BB);
 612
 613   // Create the value table.
 614   Modifier::PieceTable PT;
 615
 616   // Consider arguments as legal values.
 617   for (Function::arg_iterator it = F->arg_begin(), e = F->arg_end();
 618        it != e; ++it)
 619     PT.push_back(it);
 620
 621   // List of modifiers which add new random instructions.
 622   std::vector<Modifier*> Modifiers;
 623   std::auto_ptr<Modifier> LM(new LoadModifier(BB, &PT, &R));
 624   std::auto_ptr<Modifier> SM(new StoreModifier(BB, &PT, &R));
 625   std::auto_ptr<Modifier> EE(new ExtractElementModifier(BB, &PT, &R));
 626   std::auto_ptr<Modifier> SHM(new ShuffModifier(BB, &PT, &R));
 627   std::auto_ptr<Modifier> IE(new InsertElementModifier(BB, &PT, &R));
 628   std::auto_ptr<Modifier> BM(new BinModifier(BB, &PT, &R));
 629   std::auto_ptr<Modifier> CM(new CastModifier(BB, &PT, &R));
 630   std::auto_ptr<Modifier> SLM(new SelectModifier(BB, &PT, &R));
 631   std::auto_ptr<Modifier> PM(new CmpModifier(BB, &PT, &R));
 632   Modifiers.push_back(LM.get());
 633   Modifiers.push_back(SM.get());
 634   Modifiers.push_back(EE.get());
 635   Modifiers.push_back(SHM.get());
 636   Modifiers.push_back(IE.get());
 637   Modifiers.push_back(BM.get());
 638   Modifiers.push_back(CM.get());
 639   Modifiers.push_back(SLM.get());
 640   Modifiers.push_back(PM.get());
 641
 642   // Generate the random instructions
 643   AllocaModifier AM(BB, &PT, &R); AM.ActN(5); // Throw in a few allocas
 644   ConstModifier COM(BB, &PT, &R);  COM.ActN(40); // Throw in a few constants
 645
 646   for (unsigned i=0; i< SizeCL / Modifiers.size(); ++i)
 647     for (std::vector<Modifier*>::iterator it = Modifiers.begin(),
 648          e = Modifiers.end(); it != e; ++it) {
 649       (*it)->Act();
 650     }
 651
 652   SM->ActN(5); // Throw in a few stores.
 653 }
 654
 655 void IntroduceControlFlow(Function *F, Random &R) {
 656   std::vector<Instruction*> BoolInst;
 657   for (BasicBlock::iterator it = F->begin()->begin(),
 658        e = F->begin()->end(); it != e; ++it) {
 659     if (it->getType() == IntegerType::getInt1Ty(F->getContext()))
 660       BoolInst.push_back(it);
 661   }
 662
 663   std::random_shuffle(BoolInst.begin(), BoolInst.end(), R);
 664
 665   for (std::vector<Instruction*>::iterator it = BoolInst.begin(),
 666        e = BoolInst.end(); it != e; ++it) {
 667     Instruction *Instr = *it;
 668     BasicBlock *Curr = Instr->getParent();
 669     BasicBlock::iterator Loc= Instr;
 670     BasicBlock *Next = Curr->splitBasicBlock(Loc, "CF");
 671     Instr->moveBefore(Curr->getTerminator());
 672     if (Curr != &F->getEntryBlock()) {
 673       BranchInst::Create(Curr, Next, Instr, Curr->getTerminator());
 674       Curr->getTerminator()->eraseFromParent();
 675     }
 676   }
 677 }
 678
 679 int main(int argc, char **argv) {
 680   // Init LLVM, call llvm_shutdown() on exit, parse args, etc.
 681   llvm::PrettyStackTraceProgram X(argc, argv);
 682   cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv, "llvm codegen stress-tester\n");
 683   llvm_shutdown_obj Y;
 684
 685   std::auto_ptr<Module> M(new Module("/tmp/autogen.bc", getGlobalContext()));
 686   Function *F = GenEmptyFunction(M.get());
 687
 688   // Pick an initial seed value
 689   Random R(SeedCL);
 690   // Generate lots of random instructions inside a single basic block.
 691   FillFunction(F, R);
 692   // Break the basic block into many loops.
 693   IntroduceControlFlow(F, R);
 694
 695   // Figure out what stream we are supposed to write to...
 696   OwningPtr<tool_output_file> Out;
 697   // Default to standard output.
 698   if (OutputFilename.empty())
 699     OutputFilename = "-";
 700
 701   std::string ErrorInfo;
 702   Out.reset(new tool_output_file(OutputFilename.c_str(), ErrorInfo,
 703                                  raw_fd_ostream::F_Binary));
 704   if (!ErrorInfo.empty()) {
 705     errs() << ErrorInfo << '\n';
 706     return 1;
 707   }
 708
 709   PassManager Passes;
 710   Passes.add(createVerifierPass());
 711   Passes.add(createPrintModulePass(&Out->os()));
 712   Passes.run(*M.get());
 713   Out->keep();
 714
 715   return 0;
 716 }