contrib/llvm/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/LegacyPassManager.h"
  21 #include "llvm/IR/LegacyPassNameParser.h"
  22 #include "llvm/IR/Module.h"
  23 #include "llvm/IR/Verifier.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 <random>
  32 #include <vector>
  33
  34 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 LLVMContext Context;
  46
  47 namespace cl {
  48 template <> class parser<Type*> final : public basic_parser<Type*> {
  49 public:
  50   parser(Option &O) : basic_parser(O) {}
  51
  52   // Parse options as IR types. Return true on error.
  53   bool parse(Option &O, StringRef, StringRef Arg, Type *&Value) {
  54     if      (Arg == "half")      Value = Type::getHalfTy(Context);
  55     else if (Arg == "fp128")     Value = Type::getFP128Ty(Context);
  56     else if (Arg == "x86_fp80")  Value = Type::getX86_FP80Ty(Context);
  57     else if (Arg == "ppc_fp128") Value = Type::getPPC_FP128Ty(Context);
  58     else if (Arg == "x86_mmx")   Value = Type::getX86_MMXTy(Context);
  59     else if (Arg.startswith("i")) {
  60       unsigned N = 0;
  61       Arg.drop_front().getAsInteger(10, N);
  62       if (N > 0)
  63         Value = Type::getIntNTy(Context, N);
  64     }
  65
  66     if (!Value)
  67       return O.error("Invalid IR scalar type: '" + Arg + "'!");
  68     return false;
  69   }
  70
  71   StringRef getValueName() const override { return "IR scalar type"; }
  72 };
  73 }
  74
  75
  76 static cl::list<Type*> AdditionalScalarTypes("types", cl::CommaSeparated,
  77   cl::desc("Additional IR scalar types "
  78            "(always includes i1, i8, i16, i32, i64, float and double)"));
  79
  80 namespace {
  81 /// A utility class to provide a pseudo-random number generator which is
  82 /// the same across all platforms. This is somewhat close to the libc
  83 /// implementation. Note: This is not a cryptographically secure pseudorandom
  84 /// number generator.
  85 class Random {
  86 public:
  87   /// C'tor
  88   Random(unsigned _seed):Seed(_seed) {}
  89
  90   /// Return a random integer, up to a
  91   /// maximum of 2**19 - 1.
  92   uint32_t Rand() {
  93     uint32_t Val = Seed + 0x000b07a1;
  94     Seed = (Val * 0x3c7c0ac1);
  95     // Only lowest 19 bits are random-ish.
  96     return Seed & 0x7ffff;
  97   }
  98
  99   /// Return a random 32 bit integer.
 100   uint32_t Rand32() {
 101     uint32_t Val = Rand();
 102     Val &= 0xffff;
 103     return Val | (Rand() << 16);
 104   }
 105
 106   /// Return a random 64 bit integer.
 107   uint64_t Rand64() {
 108     uint64_t Val = Rand32();
 109     return Val | (uint64_t(Rand32()) << 32);
 110   }
 111
 112   /// Rand operator for STL algorithms.
 113   ptrdiff_t operator()(ptrdiff_t y) {
 114     return  Rand64() % y;
 115   }
 116
 117   /// Make this like a C++11 random device
 118   typedef uint32_t result_type;
 119   uint32_t operator()() { return Rand32(); }
 120   static constexpr result_type min() { return 0; }
 121   static constexpr result_type max() { return 0x7ffff; }
 122
 123 private:
 124   unsigned Seed;
 125 };
 126
 127 /// Generate an empty function with a default argument list.
 128 Function *GenEmptyFunction(Module *M) {
 129   // Define a few arguments
 130   LLVMContext &Context = M->getContext();
 131   Type* ArgsTy[] = {
 132     Type::getInt8PtrTy(Context),
 133     Type::getInt32PtrTy(Context),
 134     Type::getInt64PtrTy(Context),
 135     Type::getInt32Ty(Context),
 136     Type::getInt64Ty(Context),
 137     Type::getInt8Ty(Context)
 138   };
 139
 140   auto *FuncTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(Context), ArgsTy, false);
 141   // Pick a unique name to describe the input parameters
 142   Twine Name = "autogen_SD" + Twine{SeedCL};
 143   auto *Func = Function::Create(FuncTy, GlobalValue::ExternalLinkage, Name, M);
 144   Func->setCallingConv(CallingConv::C);
 145   return Func;
 146 }
 147
 148 /// A base class, implementing utilities needed for
 149 /// modifying and adding new random instructions.
 150 struct Modifier {
 151   /// Used to store the randomly generated values.
 152   typedef std::vector<Value*> PieceTable;
 153
 154 public:
 155   /// C'tor
 156   Modifier(BasicBlock *Block, PieceTable *PT, Random *R):
 157     BB(Block),PT(PT),Ran(R),Context(BB->getContext()) {}
 158
 159   /// virtual D'tor to silence warnings.
 160   virtual ~Modifier() {}
 161
 162   /// Add a new instruction.
 163   virtual void Act() = 0;
 164   /// Add N new instructions,
 165   virtual void ActN(unsigned n) {
 166     for (unsigned i=0; i<n; ++i)
 167       Act();
 168   }
 169
 170 protected:
 171   /// Return a random value from the list of known values.
 172   Value *getRandomVal() {
 173     assert(PT->size());
 174     return PT->at(Ran->Rand() % PT->size());
 175   }
 176
 177   Constant *getRandomConstant(Type *Tp) {
 178     if (Tp->isIntegerTy()) {
 179       if (Ran->Rand() & 1)
 180         return ConstantInt::getAllOnesValue(Tp);
 181       return ConstantInt::getNullValue(Tp);
 182     } else if (Tp->isFloatingPointTy()) {
 183       if (Ran->Rand() & 1)
 184         return ConstantFP::getAllOnesValue(Tp);
 185       return ConstantFP::getNullValue(Tp);
 186     }
 187     return UndefValue::get(Tp);
 188   }
 189
 190   /// Return a random value with a known type.
 191   Value *getRandomValue(Type *Tp) {
 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() == Tp)
 196         return V;
 197     }
 198
 199     // If the requested type was not found, generate a constant value.
 200     if (Tp->isIntegerTy()) {
 201       if (Ran->Rand() & 1)
 202         return ConstantInt::getAllOnesValue(Tp);
 203       return ConstantInt::getNullValue(Tp);
 204     } else if (Tp->isFloatingPointTy()) {
 205       if (Ran->Rand() & 1)
 206         return ConstantFP::getAllOnesValue(Tp);
 207       return ConstantFP::getNullValue(Tp);
 208     } else if (Tp->isVectorTy()) {
 209       VectorType *VTp = cast<VectorType>(Tp);
 210
 211       std::vector<Constant*> TempValues;
 212       TempValues.reserve(VTp->getNumElements());
 213       for (unsigned i = 0; i < VTp->getNumElements(); ++i)
 214         TempValues.push_back(getRandomConstant(VTp->getScalarType()));
 215
 216       ArrayRef<Constant*> VectorValue(TempValues);
 217       return ConstantVector::get(VectorValue);
 218     }
 219
 220     return UndefValue::get(Tp);
 221   }
 222
 223   /// Return a random value of any pointer type.
 224   Value *getRandomPointerValue() {
 225     unsigned index = Ran->Rand();
 226     for (unsigned i=0; i<PT->size(); ++i) {
 227       Value *V = PT->at((index + i) % PT->size());
 228       if (V->getType()->isPointerTy())
 229         return V;
 230     }
 231     return UndefValue::get(pickPointerType());
 232   }
 233
 234   /// Return a random value of any vector type.
 235   Value *getRandomVectorValue() {
 236     unsigned index = Ran->Rand();
 237     for (unsigned i=0; i<PT->size(); ++i) {
 238       Value *V = PT->at((index + i) % PT->size());
 239       if (V->getType()->isVectorTy())
 240         return V;
 241     }
 242     return UndefValue::get(pickVectorType());
 243   }
 244
 245   /// Pick a random type.
 246   Type *pickType() {
 247     return (Ran->Rand() & 1 ? pickVectorType() : pickScalarType());
 248   }
 249
 250   /// Pick a random pointer type.
 251   Type *pickPointerType() {
 252     Type *Ty = pickType();
 253     return PointerType::get(Ty, 0);
 254   }
 255
 256   /// Pick a random vector type.
 257   Type *pickVectorType(unsigned len = (unsigned)-1) {
 258     // Pick a random vector width in the range 2**0 to 2**4.
 259     // by adding two randoms we are generating a normal-like distribution
 260     // around 2**3.
 261     unsigned width = 1<<((Ran->Rand() % 3) + (Ran->Rand() % 3));
 262     Type *Ty;
 263
 264     // Vectors of x86mmx are illegal; keep trying till we get something else.
 265     do {
 266       Ty = pickScalarType();
 267     } while (Ty->isX86_MMXTy());
 268
 269     if (len != (unsigned)-1)
 270       width = len;
 271     return VectorType::get(Ty, width);
 272   }
 273
 274   /// Pick a random scalar type.
 275   Type *pickScalarType() {
 276     static std::vector<Type*> ScalarTypes;
 277     if (ScalarTypes.empty()) {
 278       ScalarTypes.assign({
 279         Type::getInt1Ty(Context),
 280         Type::getInt8Ty(Context),
 281         Type::getInt16Ty(Context),
 282         Type::getInt32Ty(Context),
 283         Type::getInt64Ty(Context),
 284         Type::getFloatTy(Context),
 285         Type::getDoubleTy(Context)
 286       });
 287       ScalarTypes.insert(ScalarTypes.end(),
 288         AdditionalScalarTypes.begin(), AdditionalScalarTypes.end());
 289     }
 290
 291     return ScalarTypes[Ran->Rand() % ScalarTypes.size()];
 292   }
 293
 294   /// Basic block to populate
 295   BasicBlock *BB;
 296   /// Value table
 297   PieceTable *PT;
 298   /// Random number generator
 299   Random *Ran;
 300   /// Context
 301   LLVMContext &Context;
 302 };
 303
 304 struct LoadModifier: public Modifier {
 305   LoadModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 306   void Act() override {
 307     // Try to use predefined pointers. If non-exist, use undef pointer value;
 308     Value *Ptr = getRandomPointerValue();
 309     Value *V = new LoadInst(Ptr, "L", BB->getTerminator());
 310     PT->push_back(V);
 311   }
 312 };
 313
 314 struct StoreModifier: public Modifier {
 315   StoreModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 316   void Act() override {
 317     // Try to use predefined pointers. If non-exist, use undef pointer value;
 318     Value *Ptr = getRandomPointerValue();
 319     Type  *Tp = Ptr->getType();
 320     Value *Val = getRandomValue(Tp->getContainedType(0));
 321     Type  *ValTy = Val->getType();
 322
 323     // Do not store vectors of i1s because they are unsupported
 324     // by the codegen.
 325     if (ValTy->isVectorTy() && ValTy->getScalarSizeInBits() == 1)
 326       return;
 327
 328     new StoreInst(Val, Ptr, BB->getTerminator());
 329   }
 330 };
 331
 332 struct BinModifier: public Modifier {
 333   BinModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 334
 335   void Act() override {
 336     Value *Val0 = getRandomVal();
 337     Value *Val1 = getRandomValue(Val0->getType());
 338
 339     // Don't handle pointer types.
 340     if (Val0->getType()->isPointerTy() ||
 341         Val1->getType()->isPointerTy())
 342       return;
 343
 344     // Don't handle i1 types.
 345     if (Val0->getType()->getScalarSizeInBits() == 1)
 346       return;
 347
 348
 349     bool isFloat = Val0->getType()->getScalarType()->isFloatingPointTy();
 350     Instruction* Term = BB->getTerminator();
 351     unsigned R = Ran->Rand() % (isFloat ? 7 : 13);
 352     Instruction::BinaryOps Op;
 353
 354     switch (R) {
 355     default: llvm_unreachable("Invalid BinOp");
 356     case 0:{Op = (isFloat?Instruction::FAdd : Instruction::Add); break; }
 357     case 1:{Op = (isFloat?Instruction::FSub : Instruction::Sub); break; }
 358     case 2:{Op = (isFloat?Instruction::FMul : Instruction::Mul); break; }
 359     case 3:{Op = (isFloat?Instruction::FDiv : Instruction::SDiv); break; }
 360     case 4:{Op = (isFloat?Instruction::FDiv : Instruction::UDiv); break; }
 361     case 5:{Op = (isFloat?Instruction::FRem : Instruction::SRem); break; }
 362     case 6:{Op = (isFloat?Instruction::FRem : Instruction::URem); break; }
 363     case 7: {Op = Instruction::Shl;  break; }
 364     case 8: {Op = Instruction::LShr; break; }
 365     case 9: {Op = Instruction::AShr; break; }
 366     case 10:{Op = Instruction::And;  break; }
 367     case 11:{Op = Instruction::Or;   break; }
 368     case 12:{Op = Instruction::Xor;  break; }
 369     }
 370
 371     PT->push_back(BinaryOperator::Create(Op, Val0, Val1, "B", Term));
 372   }
 373 };
 374
 375 /// Generate constant values.
 376 struct ConstModifier: public Modifier {
 377   ConstModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 378   void Act() override {
 379     Type *Ty = pickType();
 380
 381     if (Ty->isVectorTy()) {
 382       switch (Ran->Rand() % 2) {
 383       case 0: if (Ty->getScalarType()->isIntegerTy())
 384                 return PT->push_back(ConstantVector::getAllOnesValue(Ty));
 385       case 1: if (Ty->getScalarType()->isIntegerTy())
 386                 return PT->push_back(ConstantVector::getNullValue(Ty));
 387       }
 388     }
 389
 390     if (Ty->isFloatingPointTy()) {
 391       // Generate 128 random bits, the size of the (currently)
 392       // largest floating-point types.
 393       uint64_t RandomBits[2];
 394       for (unsigned i = 0; i < 2; ++i)
 395         RandomBits[i] = Ran->Rand64();
 396
 397       APInt RandomInt(Ty->getPrimitiveSizeInBits(), makeArrayRef(RandomBits));
 398       APFloat RandomFloat(Ty->getFltSemantics(), RandomInt);
 399
 400       if (Ran->Rand() & 1)
 401         return PT->push_back(ConstantFP::getNullValue(Ty));
 402       return PT->push_back(ConstantFP::get(Ty->getContext(), RandomFloat));
 403     }
 404
 405     if (Ty->isIntegerTy()) {
 406       switch (Ran->Rand() % 7) {
 407       case 0: if (Ty->isIntegerTy())
 408                 return PT->push_back(ConstantInt::get(Ty,
 409                   APInt::getAllOnesValue(Ty->getPrimitiveSizeInBits())));
 410       case 1: if (Ty->isIntegerTy())
 411                 return PT->push_back(ConstantInt::get(Ty,
 412                   APInt::getNullValue(Ty->getPrimitiveSizeInBits())));
 413       case 2: case 3: case 4: case 5:
 414       case 6: if (Ty->isIntegerTy())
 415                 PT->push_back(ConstantInt::get(Ty, Ran->Rand()));
 416       }
 417     }
 418
 419   }
 420 };
 421
 422 struct AllocaModifier: public Modifier {
 423   AllocaModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R){}
 424
 425   void Act() override {
 426     Type *Tp = pickType();
 427     const DataLayout &DL = BB->getModule()->getDataLayout();
 428     PT->push_back(new AllocaInst(Tp, DL.getAllocaAddrSpace(),
 429                                  "A", BB->getFirstNonPHI()));
 430   }
 431 };
 432
 433 struct ExtractElementModifier: public Modifier {
 434   ExtractElementModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):
 435     Modifier(BB, PT, R) {}
 436
 437   void Act() override {
 438     Value *Val0 = getRandomVectorValue();
 439     Value *V = ExtractElementInst::Create(Val0,
 440              ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(BB->getContext()),
 441              Ran->Rand() % cast<VectorType>(Val0->getType())->getNumElements()),
 442              "E", BB->getTerminator());
 443     return PT->push_back(V);
 444   }
 445 };
 446
 447 struct ShuffModifier: public Modifier {
 448   ShuffModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 449   void Act() override {
 450
 451     Value *Val0 = getRandomVectorValue();
 452     Value *Val1 = getRandomValue(Val0->getType());
 453
 454     unsigned Width = cast<VectorType>(Val0->getType())->getNumElements();
 455     std::vector<Constant*> Idxs;
 456
 457     Type *I32 = Type::getInt32Ty(BB->getContext());
 458     for (unsigned i=0; i<Width; ++i) {
 459       Constant *CI = ConstantInt::get(I32, Ran->Rand() % (Width*2));
 460       // Pick some undef values.
 461       if (!(Ran->Rand() % 5))
 462         CI = UndefValue::get(I32);
 463       Idxs.push_back(CI);
 464     }
 465
 466     Constant *Mask = ConstantVector::get(Idxs);
 467
 468     Value *V = new ShuffleVectorInst(Val0, Val1, Mask, "Shuff",
 469                                      BB->getTerminator());
 470     PT->push_back(V);
 471   }
 472 };
 473
 474 struct InsertElementModifier: public Modifier {
 475   InsertElementModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):
 476     Modifier(BB, PT, R) {}
 477
 478   void Act() override {
 479     Value *Val0 = getRandomVectorValue();
 480     Value *Val1 = getRandomValue(Val0->getType()->getScalarType());
 481
 482     Value *V = InsertElementInst::Create(Val0, Val1,
 483               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(BB->getContext()),
 484               Ran->Rand() % cast<VectorType>(Val0->getType())->getNumElements()),
 485               "I",  BB->getTerminator());
 486     return PT->push_back(V);
 487   }
 488
 489 };
 490
 491 struct CastModifier: public Modifier {
 492   CastModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 493   void Act() override {
 494
 495     Value *V = getRandomVal();
 496     Type *VTy = V->getType();
 497     Type *DestTy = pickScalarType();
 498
 499     // Handle vector casts vectors.
 500     if (VTy->isVectorTy()) {
 501       VectorType *VecTy = cast<VectorType>(VTy);
 502       DestTy = pickVectorType(VecTy->getNumElements());
 503     }
 504
 505     // no need to cast.
 506     if (VTy == DestTy) return;
 507
 508     // Pointers:
 509     if (VTy->isPointerTy()) {
 510       if (!DestTy->isPointerTy())
 511         DestTy = PointerType::get(DestTy, 0);
 512       return PT->push_back(
 513         new BitCastInst(V, DestTy, "PC", BB->getTerminator()));
 514     }
 515
 516     unsigned VSize = VTy->getScalarType()->getPrimitiveSizeInBits();
 517     unsigned DestSize = DestTy->getScalarType()->getPrimitiveSizeInBits();
 518
 519     // Generate lots of bitcasts.
 520     if ((Ran->Rand() & 1) && VSize == DestSize) {
 521       return PT->push_back(
 522         new BitCastInst(V, DestTy, "BC", BB->getTerminator()));
 523     }
 524
 525     // Both types are integers:
 526     if (VTy->getScalarType()->isIntegerTy() &&
 527         DestTy->getScalarType()->isIntegerTy()) {
 528       if (VSize > DestSize) {
 529         return PT->push_back(
 530           new TruncInst(V, DestTy, "Tr", BB->getTerminator()));
 531       } else {
 532         assert(VSize < DestSize && "Different int types with the same size?");
 533         if (Ran->Rand() & 1)
 534           return PT->push_back(
 535             new ZExtInst(V, DestTy, "ZE", BB->getTerminator()));
 536         return PT->push_back(new SExtInst(V, DestTy, "Se", BB->getTerminator()));
 537       }
 538     }
 539
 540     // Fp to int.
 541     if (VTy->getScalarType()->isFloatingPointTy() &&
 542         DestTy->getScalarType()->isIntegerTy()) {
 543       if (Ran->Rand() & 1)
 544         return PT->push_back(
 545           new FPToSIInst(V, DestTy, "FC", BB->getTerminator()));
 546       return PT->push_back(new FPToUIInst(V, DestTy, "FC", BB->getTerminator()));
 547     }
 548
 549     // Int to fp.
 550     if (VTy->getScalarType()->isIntegerTy() &&
 551         DestTy->getScalarType()->isFloatingPointTy()) {
 552       if (Ran->Rand() & 1)
 553         return PT->push_back(
 554           new SIToFPInst(V, DestTy, "FC", BB->getTerminator()));
 555       return PT->push_back(new UIToFPInst(V, DestTy, "FC", BB->getTerminator()));
 556
 557     }
 558
 559     // Both floats.
 560     if (VTy->getScalarType()->isFloatingPointTy() &&
 561         DestTy->getScalarType()->isFloatingPointTy()) {
 562       if (VSize > DestSize) {
 563         return PT->push_back(
 564           new FPTruncInst(V, DestTy, "Tr", BB->getTerminator()));
 565       } else if (VSize < DestSize) {
 566         return PT->push_back(
 567           new FPExtInst(V, DestTy, "ZE", BB->getTerminator()));
 568       }
 569       // If VSize == DestSize, then the two types must be fp128 and ppc_fp128,
 570       // for which there is no defined conversion. So do nothing.
 571     }
 572   }
 573
 574 };
 575
 576 struct SelectModifier: public Modifier {
 577   SelectModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):
 578     Modifier(BB, PT, R) {}
 579
 580   void Act() override {
 581     // Try a bunch of different select configuration until a valid one is found.
 582       Value *Val0 = getRandomVal();
 583       Value *Val1 = getRandomValue(Val0->getType());
 584
 585       Type *CondTy = Type::getInt1Ty(Context);
 586
 587       // If the value type is a vector, and we allow vector select, then in 50%
 588       // of the cases generate a vector select.
 589       if (Val0->getType()->isVectorTy() && (Ran->Rand() % 1)) {
 590         unsigned NumElem = cast<VectorType>(Val0->getType())->getNumElements();
 591         CondTy = VectorType::get(CondTy, NumElem);
 592       }
 593
 594       Value *Cond = getRandomValue(CondTy);
 595       Value *V = SelectInst::Create(Cond, Val0, Val1, "Sl", BB->getTerminator());
 596       return PT->push_back(V);
 597   }
 598 };
 599
 600
 601 struct CmpModifier: public Modifier {
 602   CmpModifier(BasicBlock *BB, PieceTable *PT, Random *R):Modifier(BB, PT, R) {}
 603   void Act() override {
 604
 605     Value *Val0 = getRandomVal();
 606     Value *Val1 = getRandomValue(Val0->getType());
 607
 608     if (Val0->getType()->isPointerTy()) return;
 609     bool fp = Val0->getType()->getScalarType()->isFloatingPointTy();
 610
 611     int op;
 612     if (fp) {
 613       op = Ran->Rand() %
 614       (CmpInst::LAST_FCMP_PREDICATE - CmpInst::FIRST_FCMP_PREDICATE) +
 615        CmpInst::FIRST_FCMP_PREDICATE;
 616     } else {
 617       op = Ran->Rand() %
 618       (CmpInst::LAST_ICMP_PREDICATE - CmpInst::FIRST_ICMP_PREDICATE) +
 619        CmpInst::FIRST_ICMP_PREDICATE;
 620     }
 621
 622     Value *V = CmpInst::Create(fp ? Instruction::FCmp : Instruction::ICmp,
 623                                (CmpInst::Predicate)op, Val0, Val1, "Cmp",
 624                                BB->getTerminator());
 625     return PT->push_back(V);
 626   }
 627 };
 628
 629 } // end anonymous namespace
 630
 631 static void FillFunction(Function *F, Random &R) {
 632   // Create a legal entry block.
 633   BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(F->getContext(), "BB", F);
 634   ReturnInst::Create(F->getContext(), BB);
 635
 636   // Create the value table.
 637   Modifier::PieceTable PT;
 638
 639   // Consider arguments as legal values.
 640   for (auto &arg : F->args())
 641     PT.push_back(&arg);
 642
 643   // List of modifiers which add new random instructions.
 644   std::vector<std::unique_ptr<Modifier>> Modifiers;
 645   Modifiers.emplace_back(new LoadModifier(BB, &PT, &R));
 646   Modifiers.emplace_back(new StoreModifier(BB, &PT, &R));
 647   auto SM = Modifiers.back().get();
 648   Modifiers.emplace_back(new ExtractElementModifier(BB, &PT, &R));
 649   Modifiers.emplace_back(new ShuffModifier(BB, &PT, &R));
 650   Modifiers.emplace_back(new InsertElementModifier(BB, &PT, &R));
 651   Modifiers.emplace_back(new BinModifier(BB, &PT, &R));
 652   Modifiers.emplace_back(new CastModifier(BB, &PT, &R));
 653   Modifiers.emplace_back(new SelectModifier(BB, &PT, &R));
 654   Modifiers.emplace_back(new CmpModifier(BB, &PT, &R));
 655
 656   // Generate the random instructions
 657   AllocaModifier{BB, &PT, &R}.ActN(5); // Throw in a few allocas
 658   ConstModifier{BB, &PT, &R}.ActN(40); // Throw in a few constants
 659
 660   for (unsigned i = 0; i < SizeCL / Modifiers.size(); ++i)
 661     for (auto &Mod : Modifiers)
 662       Mod->Act();
 663
 664   SM->ActN(5); // Throw in a few stores.
 665 }
 666
 667 static void IntroduceControlFlow(Function *F, Random &R) {
 668   std::vector<Instruction*> BoolInst;
 669   for (auto &Instr : F->front()) {
 670     if (Instr.getType() == IntegerType::getInt1Ty(F->getContext()))
 671       BoolInst.push_back(&Instr);
 672   }
 673
 674   std::shuffle(BoolInst.begin(), BoolInst.end(), R);
 675
 676   for (auto *Instr : BoolInst) {
 677     BasicBlock *Curr = Instr->getParent();
 678     BasicBlock::iterator Loc = Instr->getIterator();
 679     BasicBlock *Next = Curr->splitBasicBlock(Loc, "CF");
 680     Instr->moveBefore(Curr->getTerminator());
 681     if (Curr != &F->getEntryBlock()) {
 682       BranchInst::Create(Curr, Next, Instr, Curr->getTerminator());
 683       Curr->getTerminator()->eraseFromParent();
 684     }
 685   }
 686 }
 687
 688 }
 689
 690 int main(int argc, char **argv) {
 691   using namespace llvm;
 692
 693   // Init LLVM, call llvm_shutdown() on exit, parse args, etc.
 694   PrettyStackTraceProgram X(argc, argv);
 695   cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv, "llvm codegen stress-tester\n");
 696   llvm_shutdown_obj Y;
 697
 698   auto M = make_unique<Module>("/tmp/autogen.bc", Context);
 699   Function *F = GenEmptyFunction(M.get());
 700
 701   // Pick an initial seed value
 702   Random R(SeedCL);
 703   // Generate lots of random instructions inside a single basic block.
 704   FillFunction(F, R);
 705   // Break the basic block into many loops.
 706   IntroduceControlFlow(F, R);
 707
 708   // Figure out what stream we are supposed to write to...
 709   std::unique_ptr<tool_output_file> Out;
 710   // Default to standard output.
 711   if (OutputFilename.empty())
 712     OutputFilename = "-";
 713
 714   std::error_code EC;
 715   Out.reset(new tool_output_file(OutputFilename, EC, sys::fs::F_None));
 716   if (EC) {
 717     errs() << EC.message() << '\n';
 718     return 1;
 719   }
 720
 721   legacy::PassManager Passes;
 722   Passes.add(createVerifierPass());
 723   Passes.add(createPrintModulePass(Out->os()));
 724   Passes.run(*M.get());
 725   Out->keep();
 726
 727   return 0;
 728 }