contrib/llvm/tools/clang/lib/StaticAnalyzer/Checkers/MPI-Checker/MPIChecker.cpp

   1 //===-- MPIChecker.cpp - Checker Entry Point Class --------------*- C++ -*-===//
   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 /// \file
  11 /// This file defines the main class of MPI-Checker which serves as an entry
  12 /// point. It is created once for each translation unit analysed.
  13 /// The checker defines path-sensitive checks, to verify correct usage of the
  14 /// MPI API.
  15 ///
  16 //===----------------------------------------------------------------------===//
  17
  18 #include "MPIChecker.h"
  19 #include "../ClangSACheckers.h"
  20
  21 namespace clang {
  22 namespace ento {
  23 namespace mpi {
  24
  25 void MPIChecker::checkDoubleNonblocking(const CallEvent &PreCallEvent,
  26                                         CheckerContext &Ctx) const {
  27   if (!FuncClassifier->isNonBlockingType(PreCallEvent.getCalleeIdentifier())) {
  28     return;
  29   }
  30   const MemRegion *const MR =
  31       PreCallEvent.getArgSVal(PreCallEvent.getNumArgs() - 1).getAsRegion();
  32   if (!MR)
  33     return;
  34   const ElementRegion *const ER = dyn_cast<ElementRegion>(MR);
  35
  36   // The region must be typed, in order to reason about it.
  37   if (!isa<TypedRegion>(MR) || (ER && !isa<TypedRegion>(ER->getSuperRegion())))
  38     return;
  39
  40   ProgramStateRef State = Ctx.getState();
  41   const Request *const Req = State->get<RequestMap>(MR);
  42
  43   // double nonblocking detected
  44   if (Req && Req->CurrentState == Request::State::Nonblocking) {
  45     ExplodedNode *ErrorNode = Ctx.generateNonFatalErrorNode();
  46     BReporter.reportDoubleNonblocking(PreCallEvent, *Req, MR, ErrorNode,
  47                                       Ctx.getBugReporter());
  48     Ctx.addTransition(ErrorNode->getState(), ErrorNode);
  49   }
  50   // no error
  51   else {
  52     State = State->set<RequestMap>(MR, Request::State::Nonblocking);
  53     Ctx.addTransition(State);
  54   }
  55 }
  56
  57 void MPIChecker::checkUnmatchedWaits(const CallEvent &PreCallEvent,
  58                                      CheckerContext &Ctx) const {
  59   if (!FuncClassifier->isWaitType(PreCallEvent.getCalleeIdentifier()))
  60     return;
  61   const MemRegion *const MR = topRegionUsedByWait(PreCallEvent);
  62   if (!MR)
  63     return;
  64   const ElementRegion *const ER = dyn_cast<ElementRegion>(MR);
  65
  66   // The region must be typed, in order to reason about it.
  67   if (!isa<TypedRegion>(MR) || (ER && !isa<TypedRegion>(ER->getSuperRegion())))
  68     return;
  69
  70   llvm::SmallVector<const MemRegion *, 2> ReqRegions;
  71   allRegionsUsedByWait(ReqRegions, MR, PreCallEvent, Ctx);
  72   if (ReqRegions.empty())
  73     return;
  74
  75   ProgramStateRef State = Ctx.getState();
  76   static CheckerProgramPointTag Tag("MPI-Checker", "UnmatchedWait");
  77   ExplodedNode *ErrorNode{nullptr};
  78
  79   // Check all request regions used by the wait function.
  80   for (const auto &ReqRegion : ReqRegions) {
  81     const Request *const Req = State->get<RequestMap>(ReqRegion);
  82     State = State->set<RequestMap>(ReqRegion, Request::State::Wait);
  83     if (!Req) {
  84       if (!ErrorNode) {
  85         ErrorNode = Ctx.generateNonFatalErrorNode(State, &Tag);
  86         State = ErrorNode->getState();
  87       }
  88       // A wait has no matching nonblocking call.
  89       BReporter.reportUnmatchedWait(PreCallEvent, ReqRegion, ErrorNode,
  90                                     Ctx.getBugReporter());
  91     }
  92   }
  93
  94   if (!ErrorNode) {
  95     Ctx.addTransition(State);
  96   } else {
  97     Ctx.addTransition(State, ErrorNode);
  98   }
  99 }
 100
 101 void MPIChecker::checkMissingWaits(SymbolReaper &SymReaper,
 102                                    CheckerContext &Ctx) const {
 103   if (!SymReaper.hasDeadSymbols())
 104     return;
 105
 106   ProgramStateRef State = Ctx.getState();
 107   const auto &Requests = State->get<RequestMap>();
 108   if (Requests.isEmpty())
 109     return;
 110
 111   static CheckerProgramPointTag Tag("MPI-Checker", "MissingWait");
 112   ExplodedNode *ErrorNode{nullptr};
 113
 114   auto ReqMap = State->get<RequestMap>();
 115   for (const auto &Req : ReqMap) {
 116     if (!SymReaper.isLiveRegion(Req.first)) {
 117       if (Req.second.CurrentState == Request::State::Nonblocking) {
 118
 119         if (!ErrorNode) {
 120           ErrorNode = Ctx.generateNonFatalErrorNode(State, &Tag);
 121           State = ErrorNode->getState();
 122         }
 123         BReporter.reportMissingWait(Req.second, Req.first, ErrorNode,
 124                                     Ctx.getBugReporter());
 125       }
 126       State = State->remove<RequestMap>(Req.first);
 127     }
 128   }
 129
 130   // Transition to update the state regarding removed requests.
 131   if (!ErrorNode) {
 132     Ctx.addTransition(State);
 133   } else {
 134     Ctx.addTransition(State, ErrorNode);
 135   }
 136 }
 137
 138 const MemRegion *MPIChecker::topRegionUsedByWait(const CallEvent &CE) const {
 139
 140   if (FuncClassifier->isMPI_Wait(CE.getCalleeIdentifier())) {
 141     return CE.getArgSVal(0).getAsRegion();
 142   } else if (FuncClassifier->isMPI_Waitall(CE.getCalleeIdentifier())) {
 143     return CE.getArgSVal(1).getAsRegion();
 144   } else {
 145     return (const MemRegion *)nullptr;
 146   }
 147 }
 148
 149 void MPIChecker::allRegionsUsedByWait(
 150     llvm::SmallVector<const MemRegion *, 2> &ReqRegions,
 151     const MemRegion *const MR, const CallEvent &CE, CheckerContext &Ctx) const {
 152
 153   MemRegionManager *const RegionManager = MR->getMemRegionManager();
 154
 155   if (FuncClassifier->isMPI_Waitall(CE.getCalleeIdentifier())) {
 156     const MemRegion *SuperRegion{nullptr};
 157     if (const ElementRegion *const ER = MR->getAs<ElementRegion>()) {
 158       SuperRegion = ER->getSuperRegion();
 159     }
 160
 161     // A single request is passed to MPI_Waitall.
 162     if (!SuperRegion) {
 163       ReqRegions.push_back(MR);
 164       return;
 165     }
 166
 167     const auto &Size = Ctx.getStoreManager().getSizeInElements(
 168         Ctx.getState(), SuperRegion,
 169         CE.getArgExpr(1)->getType()->getPointeeType());
 170     const llvm::APSInt &ArrSize = Size.getAs<nonloc::ConcreteInt>()->getValue();
 171
 172     for (size_t i = 0; i < ArrSize; ++i) {
 173       const NonLoc Idx = Ctx.getSValBuilder().makeArrayIndex(i);
 174
 175       const ElementRegion *const ER = RegionManager->getElementRegion(
 176           CE.getArgExpr(1)->getType()->getPointeeType(), Idx, SuperRegion,
 177           Ctx.getASTContext());
 178
 179       ReqRegions.push_back(ER->getAs<MemRegion>());
 180     }
 181   } else if (FuncClassifier->isMPI_Wait(CE.getCalleeIdentifier())) {
 182     ReqRegions.push_back(MR);
 183   }
 184 }
 185
 186 } // end of namespace: mpi
 187 } // end of namespace: ento
 188 } // end of namespace: clang
 189
 190 // Registers the checker for static analysis.
 191 void clang::ento::registerMPIChecker(CheckerManager &MGR) {
 192   MGR.registerChecker<clang::ento::mpi::MPIChecker>();
 193 }