Don't use PassInfo* as a type identifier for passes. Instead, use the address of...
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / Lint.cpp
index 4b9f284c9dc255160305b2fb8c29487074893131..a9d972435f5fb8bbcea035b8d3d586f3283127fa 100644 (file)
@@ -19,7 +19,8 @@
 // 
 // Another limitation is that it assumes all code will be executed. A store
 // through a null pointer in a basic block which is never reached is harmless,
-// but this pass will warn about it anyway.
+// but this pass will warn about it anyway. This is the main reason why most
+// of these checks live here instead of in the Verifier pass.
 //
 // Optimization passes may make conditions that this pass checks for more or
 // less obvious. If an optimization pass appears to be introducing a warning,
@@ -68,7 +69,8 @@ namespace {
     void visitFunction(Function &F);
 
     void visitCallSite(CallSite CS);
-    void visitMemoryReference(Instruction &I, Value *Ptr, unsigned Align,
+    void visitMemoryReference(Instruction &I, Value *Ptr,
+                              unsigned Size, unsigned Align,
                               const Type *Ty, unsigned Flags);
 
     void visitCallInst(CallInst &I);
@@ -93,6 +95,8 @@ namespace {
     void visitUnreachableInst(UnreachableInst &I);
 
     Value *findValue(Value *V, bool OffsetOk) const;
+    Value *findValueImpl(Value *V, bool OffsetOk,
+                         SmallPtrSet<Value *, 4> &Visited) const;
 
   public:
     Module *Mod;
@@ -104,7 +108,7 @@ namespace {
     raw_string_ostream MessagesStr;
 
     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
-    Lint() : FunctionPass(&ID), MessagesStr(Messages) {}
+    Lint() : FunctionPass(ID), MessagesStr(Messages) {}
 
     virtual bool runOnFunction(Function &F);
 
@@ -163,8 +167,7 @@ namespace {
 }
 
 char Lint::ID = 0;
-static RegisterPass<Lint>
-X("lint", "Statically lint-checks LLVM IR", false, true);
+INITIALIZE_PASS(Lint, "lint", "Statically lint-checks LLVM IR", false, true);
 
 // Assert - We know that cond should be true, if not print an error message.
 #define Assert(C, M) \
@@ -197,13 +200,15 @@ void Lint::visitFunction(Function &F) {
   // fairly common mistake to neglect to name a function.
   Assert1(F.hasName() || F.hasLocalLinkage(),
           "Unusual: Unnamed function with non-local linkage", &F);
+
+  // TODO: Check for irreducible control flow.
 }
 
 void Lint::visitCallSite(CallSite CS) {
   Instruction &I = *CS.getInstruction();
   Value *Callee = CS.getCalledValue();
 
-  visitMemoryReference(I, Callee, 0, 0, MemRef::Callee);
+  visitMemoryReference(I, Callee, ~0u, 0, 0, MemRef::Callee);
 
   if (Function *F = dyn_cast<Function>(findValue(Callee, /*OffsetOk=*/false))) {
     Assert1(CS.getCallingConv() == F->getCallingConv(),
@@ -218,14 +223,43 @@ void Lint::visitCallSite(CallSite CS) {
               FT->getNumParams() == NumActualArgs,
             "Undefined behavior: Call argument count mismatches callee "
             "argument count", &I);
-      
-    // TODO: Check argument types (in case the callee was casted)
-
-    // TODO: Check ABI-significant attributes.
-
-    // TODO: Check noalias attribute.
 
-    // TODO: Check sret attribute.
+    Assert1(FT->getReturnType() == I.getType(),
+            "Undefined behavior: Call return type mismatches "
+            "callee return type", &I);
+
+    // Check argument types (in case the callee was casted) and attributes.
+    // TODO: Verify that caller and callee attributes are compatible.
+    Function::arg_iterator PI = F->arg_begin(), PE = F->arg_end();
+    CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin(), AE = CS.arg_end();
+    for (; AI != AE; ++AI) {
+      Value *Actual = *AI;
+      if (PI != PE) {
+        Argument *Formal = PI++;
+        Assert1(Formal->getType() == Actual->getType(),
+                "Undefined behavior: Call argument type mismatches "
+                "callee parameter type", &I);
+
+        // Check that noalias arguments don't alias other arguments. The
+        // AliasAnalysis API isn't expressive enough for what we really want
+        // to do. Known partial overlap is not distinguished from the case
+        // where nothing is known.
+        if (Formal->hasNoAliasAttr() && Actual->getType()->isPointerTy())
+          for (CallSite::arg_iterator BI = CS.arg_begin(); BI != AE; ++BI) {
+            Assert1(AI == BI || AA->alias(*AI, *BI) != AliasAnalysis::MustAlias,
+                    "Unusual: noalias argument aliases another argument", &I);
+          }
+
+        // Check that an sret argument points to valid memory.
+        if (Formal->hasStructRetAttr() && Actual->getType()->isPointerTy()) {
+          const Type *Ty =
+            cast<PointerType>(Formal->getType())->getElementType();
+          visitMemoryReference(I, Actual, AA->getTypeStoreSize(Ty),
+                               TD ? TD->getABITypeAlignment(Ty) : 0,
+                               Ty, MemRef::Read | MemRef::Write);
+        }
+      }
+    }
   }
 
   if (CS.isCall() && cast<CallInst>(CS.getInstruction())->isTailCall())
@@ -246,9 +280,10 @@ void Lint::visitCallSite(CallSite CS) {
 
     case Intrinsic::memcpy: {
       MemCpyInst *MCI = cast<MemCpyInst>(&I);
-      visitMemoryReference(I, MCI->getSource(), MCI->getAlignment(), 0,
+      // TODO: If the size is known, use it.
+      visitMemoryReference(I, MCI->getDest(), ~0u, MCI->getAlignment(), 0,
                            MemRef::Write);
-      visitMemoryReference(I, MCI->getDest(), MCI->getAlignment(), 0,
+      visitMemoryReference(I, MCI->getSource(), ~0u, MCI->getAlignment(), 0,
                            MemRef::Read);
 
       // Check that the memcpy arguments don't overlap. The AliasAnalysis API
@@ -267,15 +302,17 @@ void Lint::visitCallSite(CallSite CS) {
     }
     case Intrinsic::memmove: {
       MemMoveInst *MMI = cast<MemMoveInst>(&I);
-      visitMemoryReference(I, MMI->getSource(), MMI->getAlignment(), 0,
+      // TODO: If the size is known, use it.
+      visitMemoryReference(I, MMI->getDest(), ~0u, MMI->getAlignment(), 0,
                            MemRef::Write);
-      visitMemoryReference(I, MMI->getDest(), MMI->getAlignment(), 0,
+      visitMemoryReference(I, MMI->getSource(), ~0u, MMI->getAlignment(), 0,
                            MemRef::Read);
       break;
     }
     case Intrinsic::memset: {
       MemSetInst *MSI = cast<MemSetInst>(&I);
-      visitMemoryReference(I, MSI->getDest(), MSI->getAlignment(), 0,
+      // TODO: If the size is known, use it.
+      visitMemoryReference(I, MSI->getDest(), ~0u, MSI->getAlignment(), 0,
                            MemRef::Write);
       break;
     }
@@ -285,15 +322,15 @@ void Lint::visitCallSite(CallSite CS) {
               "Undefined behavior: va_start called in a non-varargs function",
               &I);
 
-      visitMemoryReference(I, CS.getArgument(0), 0, 0,
+      visitMemoryReference(I, CS.getArgument(0), ~0u, 0, 0,
                            MemRef::Read | MemRef::Write);
       break;
     case Intrinsic::vacopy:
-      visitMemoryReference(I, CS.getArgument(0), 0, 0, MemRef::Write);
-      visitMemoryReference(I, CS.getArgument(1), 0, 0, MemRef::Read);
+      visitMemoryReference(I, CS.getArgument(0), ~0u, 0, 0, MemRef::Write);
+      visitMemoryReference(I, CS.getArgument(1), ~0u, 0, 0, MemRef::Read);
       break;
     case Intrinsic::vaend:
-      visitMemoryReference(I, CS.getArgument(0), 0, 0,
+      visitMemoryReference(I, CS.getArgument(0), ~0u, 0, 0,
                            MemRef::Read | MemRef::Write);
       break;
 
@@ -301,7 +338,7 @@ void Lint::visitCallSite(CallSite CS) {
       // Stackrestore doesn't read or write memory, but it sets the
       // stack pointer, which the compiler may read from or write to
       // at any time, so check it for both readability and writeability.
-      visitMemoryReference(I, CS.getArgument(0), 0, 0,
+      visitMemoryReference(I, CS.getArgument(0), ~0u, 0, 0,
                            MemRef::Read | MemRef::Write);
       break;
     }
@@ -328,15 +365,27 @@ void Lint::visitReturnInst(ReturnInst &I) {
   }
 }
 
-// TODO: Add a length argument and check that the reference is in bounds
+// TODO: Check that the reference is in bounds.
+// TODO: Check readnone/readonly function attributes.
 void Lint::visitMemoryReference(Instruction &I,
-                                Value *Ptr, unsigned Align, const Type *Ty,
-                                unsigned Flags) {
+                                Value *Ptr, unsigned Size, unsigned Align,
+                                const Type *Ty, unsigned Flags) {
+  // If no memory is being referenced, it doesn't matter if the pointer
+  // is valid.
+  if (Size == 0)
+    return;
+
   Value *UnderlyingObject = findValue(Ptr, /*OffsetOk=*/true);
   Assert1(!isa<ConstantPointerNull>(UnderlyingObject),
           "Undefined behavior: Null pointer dereference", &I);
   Assert1(!isa<UndefValue>(UnderlyingObject),
           "Undefined behavior: Undef pointer dereference", &I);
+  Assert1(!isa<ConstantInt>(UnderlyingObject) ||
+          !cast<ConstantInt>(UnderlyingObject)->isAllOnesValue(),
+          "Unusual: All-ones pointer dereference", &I);
+  Assert1(!isa<ConstantInt>(UnderlyingObject) ||
+          !cast<ConstantInt>(UnderlyingObject)->isOne(),
+          "Unusual: Address one pointer dereference", &I);
 
   if (Flags & MemRef::Write) {
     if (const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(UnderlyingObject))
@@ -377,13 +426,16 @@ void Lint::visitMemoryReference(Instruction &I,
 }
 
 void Lint::visitLoadInst(LoadInst &I) {
-  visitMemoryReference(I, I.getPointerOperand(), I.getAlignment(), I.getType(),
-                       MemRef::Read);
+  visitMemoryReference(I, I.getPointerOperand(),
+                       AA->getTypeStoreSize(I.getType()), I.getAlignment(),
+                       I.getType(), MemRef::Read);
 }
 
 void Lint::visitStoreInst(StoreInst &I) {
-  visitMemoryReference(I, I.getPointerOperand(), I.getAlignment(),
-                  I.getOperand(0)->getType(), MemRef::Write);
+  visitMemoryReference(I, I.getPointerOperand(),
+                       AA->getTypeStoreSize(I.getOperand(0)->getType()),
+                       I.getAlignment(),
+                       I.getOperand(0)->getType(), MemRef::Write);
 }
 
 void Lint::visitXor(BinaryOperator &I) {
@@ -455,15 +507,20 @@ void Lint::visitAllocaInst(AllocaInst &I) {
     // This isn't undefined behavior, it's just an obvious pessimization.
     Assert1(&I.getParent()->getParent()->getEntryBlock() == I.getParent(),
             "Pessimization: Static alloca outside of entry block", &I);
+
+  // TODO: Check for an unusual size (MSB set?)
 }
 
 void Lint::visitVAArgInst(VAArgInst &I) {
-  visitMemoryReference(I, I.getOperand(0), 0, 0,
+  visitMemoryReference(I, I.getOperand(0), ~0u, 0, 0,
                        MemRef::Read | MemRef::Write);
 }
 
 void Lint::visitIndirectBrInst(IndirectBrInst &I) {
-  visitMemoryReference(I, I.getAddress(), 0, 0, MemRef::Branchee);
+  visitMemoryReference(I, I.getAddress(), ~0u, 0, 0, MemRef::Branchee);
+
+  Assert1(I.getNumDestinations() != 0,
+          "Undefined behavior: indirectbr with no destinations", &I);
 }
 
 void Lint::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &I) {
@@ -498,46 +555,78 @@ void Lint::visitUnreachableInst(UnreachableInst &I) {
 /// will simplify most of these kinds of things away. But it's a goal of
 /// this Lint pass to be useful even on non-optimized IR.
 Value *Lint::findValue(Value *V, bool OffsetOk) const {
+  SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
+  return findValueImpl(V, OffsetOk, Visited);
+}
+
+/// findValueImpl - Implementation helper for findValue.
+Value *Lint::findValueImpl(Value *V, bool OffsetOk,
+                           SmallPtrSet<Value *, 4> &Visited) const {
+  // Detect self-referential values.
+  if (!Visited.insert(V))
+    return UndefValue::get(V->getType());
+
   // TODO: Look through sext or zext cast, when the result is known to
   // be interpreted as signed or unsigned, respectively.
+  // TODO: Look through eliminable cast pairs.
   // TODO: Look through calls with unique return values.
   // TODO: Look through vector insert/extract/shuffle.
   V = OffsetOk ? V->getUnderlyingObject() : V->stripPointerCasts();
   if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(V)) {
     BasicBlock::iterator BBI = L;
     BasicBlock *BB = L->getParent();
+    SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> VisitedBlocks;
     for (;;) {
+      if (!VisitedBlocks.insert(BB)) break;
       if (Value *U = FindAvailableLoadedValue(L->getPointerOperand(),
                                               BB, BBI, 6, AA))
-        return findValue(U, OffsetOk);
-      BB = L->getParent()->getUniquePredecessor();
+        return findValueImpl(U, OffsetOk, Visited);
+      if (BBI != BB->begin()) break;
+      BB = BB->getUniquePredecessor();
       if (!BB) break;
       BBI = BB->end();
     }
+  } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V)) {
+    if (Value *W = PN->hasConstantValue(DT))
+      return findValueImpl(W, OffsetOk, Visited);
   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V)) {
     if (CI->isNoopCast(TD ? TD->getIntPtrType(V->getContext()) :
                             Type::getInt64Ty(V->getContext())))
-      return findValue(CI->getOperand(0), OffsetOk);
-  } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V)) {
-    if (Value *W = PN->hasConstantValue(DT))
-      return findValue(W, OffsetOk);
+      return findValueImpl(CI->getOperand(0), OffsetOk, Visited);
   } else if (ExtractValueInst *Ex = dyn_cast<ExtractValueInst>(V)) {
     if (Value *W = FindInsertedValue(Ex->getAggregateOperand(),
                                      Ex->idx_begin(),
                                      Ex->idx_end()))
       if (W != V)
-        return findValue(W, OffsetOk);
+        return findValueImpl(W, OffsetOk, Visited);
+  } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V)) {
+    // Same as above, but for ConstantExpr instead of Instruction.
+    if (Instruction::isCast(CE->getOpcode())) {
+      if (CastInst::isNoopCast(Instruction::CastOps(CE->getOpcode()),
+                               CE->getOperand(0)->getType(),
+                               CE->getType(),
+                               TD ? TD->getIntPtrType(V->getContext()) :
+                                    Type::getInt64Ty(V->getContext())))
+        return findValueImpl(CE->getOperand(0), OffsetOk, Visited);
+    } else if (CE->getOpcode() == Instruction::ExtractValue) {
+      const SmallVector<unsigned, 4> &Indices = CE->getIndices();
+      if (Value *W = FindInsertedValue(CE->getOperand(0),
+                                       Indices.begin(),
+                                       Indices.end()))
+        if (W != V)
+          return findValueImpl(W, OffsetOk, Visited);
+    }
   }
 
   // As a last resort, try SimplifyInstruction or constant folding.
   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V)) {
     if (Value *W = SimplifyInstruction(Inst, TD))
       if (W != Inst)
-        return findValue(W, OffsetOk);
+        return findValueImpl(W, OffsetOk, Visited);
   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V)) {
     if (Value *W = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
       if (W != V)
-        return findValue(W, OffsetOk);
+        return findValueImpl(W, OffsetOk, Visited);
   }
 
   return V;