1*06f32e7eSjoerg //===- verify-uselistorder.cpp - The LLVM Modular Optimizer ---------------===//
2*06f32e7eSjoerg //
3*06f32e7eSjoerg // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
4*06f32e7eSjoerg // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
5*06f32e7eSjoerg // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6*06f32e7eSjoerg //
7*06f32e7eSjoerg //===----------------------------------------------------------------------===//
8*06f32e7eSjoerg //
9*06f32e7eSjoerg // Verify that use-list order can be serialized correctly.  After reading the
10*06f32e7eSjoerg // provided IR, this tool shuffles the use-lists and then writes and reads to a
11*06f32e7eSjoerg // separate Module whose use-list orders are compared to the original.
12*06f32e7eSjoerg //
13*06f32e7eSjoerg // The shuffles are deterministic, but guarantee that use-lists will change.
14*06f32e7eSjoerg // The algorithm per iteration is as follows:
15*06f32e7eSjoerg //
16*06f32e7eSjoerg //  1. Seed the random number generator.  The seed is different for each
17*06f32e7eSjoerg //     shuffle.  Shuffle 0 uses default+0, shuffle 1 uses default+1, and so on.
18*06f32e7eSjoerg //
19*06f32e7eSjoerg //  2. Visit every Value in a deterministic order.
20*06f32e7eSjoerg //
21*06f32e7eSjoerg //  3. Assign a random number to each Use in the Value's use-list in order.
22*06f32e7eSjoerg //
23*06f32e7eSjoerg //  4. If the numbers are already in order, reassign numbers until they aren't.
24*06f32e7eSjoerg //
25*06f32e7eSjoerg //  5. Sort the use-list using Value::sortUseList(), which is a stable sort.
26*06f32e7eSjoerg //
27*06f32e7eSjoerg //===----------------------------------------------------------------------===//
28*06f32e7eSjoerg 
29*06f32e7eSjoerg #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
30*06f32e7eSjoerg #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
31*06f32e7eSjoerg #include "llvm/AsmParser/Parser.h"
32*06f32e7eSjoerg #include "llvm/Bitcode/BitcodeReader.h"
33*06f32e7eSjoerg #include "llvm/Bitcode/BitcodeWriter.h"
34*06f32e7eSjoerg #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
35*06f32e7eSjoerg #include "llvm/IR/Module.h"
36*06f32e7eSjoerg #include "llvm/IR/UseListOrder.h"
37*06f32e7eSjoerg #include "llvm/IR/Verifier.h"
38*06f32e7eSjoerg #include "llvm/IRReader/IRReader.h"
39*06f32e7eSjoerg #include "llvm/Support/CommandLine.h"
40*06f32e7eSjoerg #include "llvm/Support/Debug.h"
41*06f32e7eSjoerg #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
42*06f32e7eSjoerg #include "llvm/Support/FileSystem.h"
43*06f32e7eSjoerg #include "llvm/Support/FileUtilities.h"
44*06f32e7eSjoerg #include "llvm/Support/InitLLVM.h"
45*06f32e7eSjoerg #include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
46*06f32e7eSjoerg #include "llvm/Support/SourceMgr.h"
47*06f32e7eSjoerg #include "llvm/Support/SystemUtils.h"
48*06f32e7eSjoerg #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
49*06f32e7eSjoerg #include <random>
50*06f32e7eSjoerg #include <vector>
51*06f32e7eSjoerg 
52*06f32e7eSjoerg using namespace llvm;
53*06f32e7eSjoerg 
54*06f32e7eSjoerg #define DEBUG_TYPE "uselistorder"
55*06f32e7eSjoerg 
56*06f32e7eSjoerg static cl::opt<std::string> InputFilename(cl::Positional,
57*06f32e7eSjoerg                                           cl::desc("<input bitcode file>"),
58*06f32e7eSjoerg                                           cl::init("-"),
59*06f32e7eSjoerg                                           cl::value_desc("filename"));
60*06f32e7eSjoerg 
61*06f32e7eSjoerg static cl::opt<bool> SaveTemps("save-temps", cl::desc("Save temp files"),
62*06f32e7eSjoerg                                cl::init(false));
63*06f32e7eSjoerg 
64*06f32e7eSjoerg static cl::opt<unsigned>
65*06f32e7eSjoerg     NumShuffles("num-shuffles",
66*06f32e7eSjoerg                 cl::desc("Number of times to shuffle and verify use-lists"),
67*06f32e7eSjoerg                 cl::init(1));
68*06f32e7eSjoerg 
69*06f32e7eSjoerg namespace {
70*06f32e7eSjoerg 
71*06f32e7eSjoerg struct TempFile {
72*06f32e7eSjoerg   std::string Filename;
73*06f32e7eSjoerg   FileRemover Remover;
74*06f32e7eSjoerg   bool init(const std::string &Ext);
75*06f32e7eSjoerg   bool writeBitcode(const Module &M) const;
76*06f32e7eSjoerg   bool writeAssembly(const Module &M) const;
77*06f32e7eSjoerg   std::unique_ptr<Module> readBitcode(LLVMContext &Context) const;
78*06f32e7eSjoerg   std::unique_ptr<Module> readAssembly(LLVMContext &Context) const;
79*06f32e7eSjoerg };
80*06f32e7eSjoerg 
81*06f32e7eSjoerg struct ValueMapping {
82*06f32e7eSjoerg   DenseMap<const Value *, unsigned> IDs;
83*06f32e7eSjoerg   std::vector<const Value *> Values;
84*06f32e7eSjoerg 
85*06f32e7eSjoerg   /// Construct a value mapping for module.
86*06f32e7eSjoerg   ///
87*06f32e7eSjoerg   /// Creates mapping from every value in \c M to an ID.  This mapping includes
88*06f32e7eSjoerg   /// un-referencable values.
89*06f32e7eSjoerg   ///
90*06f32e7eSjoerg   /// Every \a Value that gets serialized in some way should be represented
91*06f32e7eSjoerg   /// here.  The order needs to be deterministic, but it's unnecessary to match
92*06f32e7eSjoerg   /// the value-ids in the bitcode writer.
93*06f32e7eSjoerg   ///
94*06f32e7eSjoerg   /// All constants that are referenced by other values are included in the
95*06f32e7eSjoerg   /// mapping, but others -- which wouldn't be serialized -- are not.
96*06f32e7eSjoerg   ValueMapping(const Module &M);
97*06f32e7eSjoerg 
98*06f32e7eSjoerg   /// Map a value.
99*06f32e7eSjoerg   ///
100*06f32e7eSjoerg   /// Maps a value.  If it's a constant, maps all of its operands first.
101*06f32e7eSjoerg   void map(const Value *V);
102*06f32e7eSjoerg   unsigned lookup(const Value *V) const { return IDs.lookup(V); }
103*06f32e7eSjoerg };
104*06f32e7eSjoerg 
105*06f32e7eSjoerg } // end namespace
106*06f32e7eSjoerg 
107*06f32e7eSjoerg bool TempFile::init(const std::string &Ext) {
108*06f32e7eSjoerg   SmallVector<char, 64> Vector;
109*06f32e7eSjoerg   LLVM_DEBUG(dbgs() << " - create-temp-file\n");
110*06f32e7eSjoerg   if (auto EC = sys::fs::createTemporaryFile("uselistorder", Ext, Vector)) {
111*06f32e7eSjoerg     errs() << "verify-uselistorder: error: " << EC.message() << "\n";
112*06f32e7eSjoerg     return true;
113*06f32e7eSjoerg   }
114*06f32e7eSjoerg   assert(!Vector.empty());
115*06f32e7eSjoerg 
116*06f32e7eSjoerg   Filename.assign(Vector.data(), Vector.data() + Vector.size());
117*06f32e7eSjoerg   Remover.setFile(Filename, !SaveTemps);
118*06f32e7eSjoerg   if (SaveTemps)
119*06f32e7eSjoerg     outs() << " - filename = " << Filename << "\n";
120*06f32e7eSjoerg   return false;
121*06f32e7eSjoerg }
122*06f32e7eSjoerg 
123*06f32e7eSjoerg bool TempFile::writeBitcode(const Module &M) const {
124*06f32e7eSjoerg   LLVM_DEBUG(dbgs() << " - write bitcode\n");
125*06f32e7eSjoerg   std::error_code EC;
126*06f32e7eSjoerg   raw_fd_ostream OS(Filename, EC, sys::fs::OF_None);
127*06f32e7eSjoerg   if (EC) {
128*06f32e7eSjoerg     errs() << "verify-uselistorder: error: " << EC.message() << "\n";
129*06f32e7eSjoerg     return true;
130*06f32e7eSjoerg   }
131*06f32e7eSjoerg 
132*06f32e7eSjoerg   WriteBitcodeToFile(M, OS, /* ShouldPreserveUseListOrder */ true);
133*06f32e7eSjoerg   return false;
134*06f32e7eSjoerg }
135*06f32e7eSjoerg 
136*06f32e7eSjoerg bool TempFile::writeAssembly(const Module &M) const {
137*06f32e7eSjoerg   LLVM_DEBUG(dbgs() << " - write assembly\n");
138*06f32e7eSjoerg   std::error_code EC;
139*06f32e7eSjoerg   raw_fd_ostream OS(Filename, EC, sys::fs::OF_Text);
140*06f32e7eSjoerg   if (EC) {
141*06f32e7eSjoerg     errs() << "verify-uselistorder: error: " << EC.message() << "\n";
142*06f32e7eSjoerg     return true;
143*06f32e7eSjoerg   }
144*06f32e7eSjoerg 
145*06f32e7eSjoerg   M.print(OS, nullptr, /* ShouldPreserveUseListOrder */ true);
146*06f32e7eSjoerg   return false;
147*06f32e7eSjoerg }
148*06f32e7eSjoerg 
149*06f32e7eSjoerg std::unique_ptr<Module> TempFile::readBitcode(LLVMContext &Context) const {
150*06f32e7eSjoerg   LLVM_DEBUG(dbgs() << " - read bitcode\n");
151*06f32e7eSjoerg   ErrorOr<std::unique_ptr<MemoryBuffer>> BufferOr =
152*06f32e7eSjoerg       MemoryBuffer::getFile(Filename);
153*06f32e7eSjoerg   if (!BufferOr) {
154*06f32e7eSjoerg     errs() << "verify-uselistorder: error: " << BufferOr.getError().message()
155*06f32e7eSjoerg            << "\n";
156*06f32e7eSjoerg     return nullptr;
157*06f32e7eSjoerg   }
158*06f32e7eSjoerg 
159*06f32e7eSjoerg   MemoryBuffer *Buffer = BufferOr.get().get();
160*06f32e7eSjoerg   Expected<std::unique_ptr<Module>> ModuleOr =
161*06f32e7eSjoerg       parseBitcodeFile(Buffer->getMemBufferRef(), Context);
162*06f32e7eSjoerg   if (!ModuleOr) {
163*06f32e7eSjoerg     logAllUnhandledErrors(ModuleOr.takeError(), errs(),
164*06f32e7eSjoerg                           "verify-uselistorder: error: ");
165*06f32e7eSjoerg     return nullptr;
166*06f32e7eSjoerg   }
167*06f32e7eSjoerg   return std::move(ModuleOr.get());
168*06f32e7eSjoerg }
169*06f32e7eSjoerg 
170*06f32e7eSjoerg std::unique_ptr<Module> TempFile::readAssembly(LLVMContext &Context) const {
171*06f32e7eSjoerg   LLVM_DEBUG(dbgs() << " - read assembly\n");
172*06f32e7eSjoerg   SMDiagnostic Err;
173*06f32e7eSjoerg   std::unique_ptr<Module> M = parseAssemblyFile(Filename, Err, Context);
174*06f32e7eSjoerg   if (!M.get())
175*06f32e7eSjoerg     Err.print("verify-uselistorder", errs());
176*06f32e7eSjoerg   return M;
177*06f32e7eSjoerg }
178*06f32e7eSjoerg 
179*06f32e7eSjoerg ValueMapping::ValueMapping(const Module &M) {
180*06f32e7eSjoerg   // Every value should be mapped, including things like void instructions and
181*06f32e7eSjoerg   // basic blocks that are kept out of the ValueEnumerator.
182*06f32e7eSjoerg   //
183*06f32e7eSjoerg   // The current mapping order makes it easier to debug the tables.  It happens
184*06f32e7eSjoerg   // to be similar to the ID mapping when writing ValueEnumerator, but they
185*06f32e7eSjoerg   // aren't (and needn't be) in sync.
186*06f32e7eSjoerg 
187*06f32e7eSjoerg   // Globals.
188*06f32e7eSjoerg   for (const GlobalVariable &G : M.globals())
189*06f32e7eSjoerg     map(&G);
190*06f32e7eSjoerg   for (const GlobalAlias &A : M.aliases())
191*06f32e7eSjoerg     map(&A);
192*06f32e7eSjoerg   for (const GlobalIFunc &IF : M.ifuncs())
193*06f32e7eSjoerg     map(&IF);
194*06f32e7eSjoerg   for (const Function &F : M)
195*06f32e7eSjoerg     map(&F);
196*06f32e7eSjoerg 
197*06f32e7eSjoerg   // Constants used by globals.
198*06f32e7eSjoerg   for (const GlobalVariable &G : M.globals())
199*06f32e7eSjoerg     if (G.hasInitializer())
200*06f32e7eSjoerg       map(G.getInitializer());
201*06f32e7eSjoerg   for (const GlobalAlias &A : M.aliases())
202*06f32e7eSjoerg     map(A.getAliasee());
203*06f32e7eSjoerg   for (const GlobalIFunc &IF : M.ifuncs())
204*06f32e7eSjoerg     map(IF.getResolver());
205*06f32e7eSjoerg   for (const Function &F : M) {
206*06f32e7eSjoerg     if (F.hasPrefixData())
207*06f32e7eSjoerg       map(F.getPrefixData());
208*06f32e7eSjoerg     if (F.hasPrologueData())
209*06f32e7eSjoerg       map(F.getPrologueData());
210*06f32e7eSjoerg     if (F.hasPersonalityFn())
211*06f32e7eSjoerg       map(F.getPersonalityFn());
212*06f32e7eSjoerg   }
213*06f32e7eSjoerg 
214*06f32e7eSjoerg   // Function bodies.
215*06f32e7eSjoerg   for (const Function &F : M) {
216*06f32e7eSjoerg     for (const Argument &A : F.args())
217*06f32e7eSjoerg       map(&A);
218*06f32e7eSjoerg     for (const BasicBlock &BB : F)
219*06f32e7eSjoerg       map(&BB);
220*06f32e7eSjoerg     for (const BasicBlock &BB : F)
221*06f32e7eSjoerg       for (const Instruction &I : BB)
222*06f32e7eSjoerg         map(&I);
223*06f32e7eSjoerg 
224*06f32e7eSjoerg     // Constants used by instructions.
225*06f32e7eSjoerg     for (const BasicBlock &BB : F)
226*06f32e7eSjoerg       for (const Instruction &I : BB)
227*06f32e7eSjoerg         for (const Value *Op : I.operands())
228*06f32e7eSjoerg           if ((isa<Constant>(Op) && !isa<GlobalValue>(*Op)) ||
229*06f32e7eSjoerg               isa<InlineAsm>(Op))
230*06f32e7eSjoerg             map(Op);
231*06f32e7eSjoerg   }
232*06f32e7eSjoerg }
233*06f32e7eSjoerg 
234*06f32e7eSjoerg void ValueMapping::map(const Value *V) {
235*06f32e7eSjoerg   if (IDs.lookup(V))
236*06f32e7eSjoerg     return;
237*06f32e7eSjoerg 
238*06f32e7eSjoerg   if (auto *C = dyn_cast<Constant>(V))
239*06f32e7eSjoerg     if (!isa<GlobalValue>(C))
240*06f32e7eSjoerg       for (const Value *Op : C->operands())
241*06f32e7eSjoerg         map(Op);
242*06f32e7eSjoerg 
243*06f32e7eSjoerg   Values.push_back(V);
244*06f32e7eSjoerg   IDs[V] = Values.size();
245*06f32e7eSjoerg }
246*06f32e7eSjoerg 
247*06f32e7eSjoerg #ifndef NDEBUG
248*06f32e7eSjoerg static void dumpMapping(const ValueMapping &VM) {
249*06f32e7eSjoerg   dbgs() << "value-mapping (size = " << VM.Values.size() << "):\n";
250*06f32e7eSjoerg   for (unsigned I = 0, E = VM.Values.size(); I != E; ++I) {
251*06f32e7eSjoerg     dbgs() << " - id = " << I << ", value = ";
252*06f32e7eSjoerg     VM.Values[I]->dump();
253*06f32e7eSjoerg   }
254*06f32e7eSjoerg }
255*06f32e7eSjoerg 
256*06f32e7eSjoerg static void debugValue(const ValueMapping &M, unsigned I, StringRef Desc) {
257*06f32e7eSjoerg   const Value *V = M.Values[I];
258*06f32e7eSjoerg   dbgs() << " - " << Desc << " value = ";
259*06f32e7eSjoerg   V->dump();
260*06f32e7eSjoerg   for (const Use &U : V->uses()) {
261*06f32e7eSjoerg     dbgs() << "   => use: op = " << U.getOperandNo()
262*06f32e7eSjoerg            << ", user-id = " << M.IDs.lookup(U.getUser()) << ", user = ";
263*06f32e7eSjoerg     U.getUser()->dump();
264*06f32e7eSjoerg   }
265*06f32e7eSjoerg }
266*06f32e7eSjoerg 
267*06f32e7eSjoerg static void debugUserMismatch(const ValueMapping &L, const ValueMapping &R,
268*06f32e7eSjoerg                               unsigned I) {
269*06f32e7eSjoerg   dbgs() << " - fail: user mismatch: ID = " << I << "\n";
270*06f32e7eSjoerg   debugValue(L, I, "LHS");
271*06f32e7eSjoerg   debugValue(R, I, "RHS");
272*06f32e7eSjoerg 
273*06f32e7eSjoerg   dbgs() << "\nlhs-";
274*06f32e7eSjoerg   dumpMapping(L);
275*06f32e7eSjoerg   dbgs() << "\nrhs-";
276*06f32e7eSjoerg   dumpMapping(R);
277*06f32e7eSjoerg }
278*06f32e7eSjoerg 
279*06f32e7eSjoerg static void debugSizeMismatch(const ValueMapping &L, const ValueMapping &R) {
280*06f32e7eSjoerg   dbgs() << " - fail: map size: " << L.Values.size()
281*06f32e7eSjoerg          << " != " << R.Values.size() << "\n";
282*06f32e7eSjoerg   dbgs() << "\nlhs-";
283*06f32e7eSjoerg   dumpMapping(L);
284*06f32e7eSjoerg   dbgs() << "\nrhs-";
285*06f32e7eSjoerg   dumpMapping(R);
286*06f32e7eSjoerg }
287*06f32e7eSjoerg #endif
288*06f32e7eSjoerg 
289*06f32e7eSjoerg static bool matches(const ValueMapping &LM, const ValueMapping &RM) {
290*06f32e7eSjoerg   LLVM_DEBUG(dbgs() << "compare value maps\n");
291*06f32e7eSjoerg   if (LM.Values.size() != RM.Values.size()) {
292*06f32e7eSjoerg     LLVM_DEBUG(debugSizeMismatch(LM, RM));
293*06f32e7eSjoerg     return false;
294*06f32e7eSjoerg   }
295*06f32e7eSjoerg 
296*06f32e7eSjoerg   // This mapping doesn't include dangling constant users, since those don't
297*06f32e7eSjoerg   // get serialized.  However, checking if users are constant and calling
298*06f32e7eSjoerg   // isConstantUsed() on every one is very expensive.  Instead, just check if
299*06f32e7eSjoerg   // the user is mapped.
300*06f32e7eSjoerg   auto skipUnmappedUsers =
301*06f32e7eSjoerg       [&](Value::const_use_iterator &U, Value::const_use_iterator E,
302*06f32e7eSjoerg           const ValueMapping &M) {
303*06f32e7eSjoerg     while (U != E && !M.lookup(U->getUser()))
304*06f32e7eSjoerg       ++U;
305*06f32e7eSjoerg   };
306*06f32e7eSjoerg 
307*06f32e7eSjoerg   // Iterate through all values, and check that both mappings have the same
308*06f32e7eSjoerg   // users.
309*06f32e7eSjoerg   for (unsigned I = 0, E = LM.Values.size(); I != E; ++I) {
310*06f32e7eSjoerg     const Value *L = LM.Values[I];
311*06f32e7eSjoerg     const Value *R = RM.Values[I];
312*06f32e7eSjoerg     auto LU = L->use_begin(), LE = L->use_end();
313*06f32e7eSjoerg     auto RU = R->use_begin(), RE = R->use_end();
314*06f32e7eSjoerg     skipUnmappedUsers(LU, LE, LM);
315*06f32e7eSjoerg     skipUnmappedUsers(RU, RE, RM);
316*06f32e7eSjoerg 
317*06f32e7eSjoerg     while (LU != LE) {
318*06f32e7eSjoerg       if (RU == RE) {
319*06f32e7eSjoerg         LLVM_DEBUG(debugUserMismatch(LM, RM, I));
320*06f32e7eSjoerg         return false;
321*06f32e7eSjoerg       }
322*06f32e7eSjoerg       if (LM.lookup(LU->getUser()) != RM.lookup(RU->getUser())) {
323*06f32e7eSjoerg         LLVM_DEBUG(debugUserMismatch(LM, RM, I));
324*06f32e7eSjoerg         return false;
325*06f32e7eSjoerg       }
326*06f32e7eSjoerg       if (LU->getOperandNo() != RU->getOperandNo()) {
327*06f32e7eSjoerg         LLVM_DEBUG(debugUserMismatch(LM, RM, I));
328*06f32e7eSjoerg         return false;
329*06f32e7eSjoerg       }
330*06f32e7eSjoerg       skipUnmappedUsers(++LU, LE, LM);
331*06f32e7eSjoerg       skipUnmappedUsers(++RU, RE, RM);
332*06f32e7eSjoerg     }
333*06f32e7eSjoerg     if (RU != RE) {
334*06f32e7eSjoerg       LLVM_DEBUG(debugUserMismatch(LM, RM, I));
335*06f32e7eSjoerg       return false;
336*06f32e7eSjoerg     }
337*06f32e7eSjoerg   }
338*06f32e7eSjoerg 
339*06f32e7eSjoerg   return true;
340*06f32e7eSjoerg }
341*06f32e7eSjoerg 
342*06f32e7eSjoerg static void verifyAfterRoundTrip(const Module &M,
343*06f32e7eSjoerg                                  std::unique_ptr<Module> OtherM) {
344*06f32e7eSjoerg   if (!OtherM)
345*06f32e7eSjoerg     report_fatal_error("parsing failed");
346*06f32e7eSjoerg   if (verifyModule(*OtherM, &errs()))
347*06f32e7eSjoerg     report_fatal_error("verification failed");
348*06f32e7eSjoerg   if (!matches(ValueMapping(M), ValueMapping(*OtherM)))
349*06f32e7eSjoerg     report_fatal_error("use-list order changed");
350*06f32e7eSjoerg }
351*06f32e7eSjoerg 
352*06f32e7eSjoerg static void verifyBitcodeUseListOrder(const Module &M) {
353*06f32e7eSjoerg   TempFile F;
354*06f32e7eSjoerg   if (F.init("bc"))
355*06f32e7eSjoerg     report_fatal_error("failed to initialize bitcode file");
356*06f32e7eSjoerg 
357*06f32e7eSjoerg   if (F.writeBitcode(M))
358*06f32e7eSjoerg     report_fatal_error("failed to write bitcode");
359*06f32e7eSjoerg 
360*06f32e7eSjoerg   LLVMContext Context;
361*06f32e7eSjoerg   verifyAfterRoundTrip(M, F.readBitcode(Context));
362*06f32e7eSjoerg }
363*06f32e7eSjoerg 
364*06f32e7eSjoerg static void verifyAssemblyUseListOrder(const Module &M) {
365*06f32e7eSjoerg   TempFile F;
366*06f32e7eSjoerg   if (F.init("ll"))
367*06f32e7eSjoerg     report_fatal_error("failed to initialize assembly file");
368*06f32e7eSjoerg 
369*06f32e7eSjoerg   if (F.writeAssembly(M))
370*06f32e7eSjoerg     report_fatal_error("failed to write assembly");
371*06f32e7eSjoerg 
372*06f32e7eSjoerg   LLVMContext Context;
373*06f32e7eSjoerg   verifyAfterRoundTrip(M, F.readAssembly(Context));
374*06f32e7eSjoerg }
375*06f32e7eSjoerg 
376*06f32e7eSjoerg static void verifyUseListOrder(const Module &M) {
377*06f32e7eSjoerg   outs() << "verify bitcode\n";
378*06f32e7eSjoerg   verifyBitcodeUseListOrder(M);
379*06f32e7eSjoerg   outs() << "verify assembly\n";
380*06f32e7eSjoerg   verifyAssemblyUseListOrder(M);
381*06f32e7eSjoerg }
382*06f32e7eSjoerg 
383*06f32e7eSjoerg static void shuffleValueUseLists(Value *V, std::minstd_rand0 &Gen,
384*06f32e7eSjoerg                                  DenseSet<Value *> &Seen) {
385*06f32e7eSjoerg   if (!Seen.insert(V).second)
386*06f32e7eSjoerg     return;
387*06f32e7eSjoerg 
388*06f32e7eSjoerg   if (auto *C = dyn_cast<Constant>(V))
389*06f32e7eSjoerg     if (!isa<GlobalValue>(C))
390*06f32e7eSjoerg       for (Value *Op : C->operands())
391*06f32e7eSjoerg         shuffleValueUseLists(Op, Gen, Seen);
392*06f32e7eSjoerg 
393*06f32e7eSjoerg   if (V->use_empty() || std::next(V->use_begin()) == V->use_end())
394*06f32e7eSjoerg     // Nothing to shuffle for 0 or 1 users.
395*06f32e7eSjoerg     return;
396*06f32e7eSjoerg 
397*06f32e7eSjoerg   // Generate random numbers between 10 and 99, which will line up nicely in
398*06f32e7eSjoerg   // debug output.  We're not worried about collisons here.
399*06f32e7eSjoerg   LLVM_DEBUG(dbgs() << "V = "; V->dump());
400*06f32e7eSjoerg   std::uniform_int_distribution<short> Dist(10, 99);
401*06f32e7eSjoerg   SmallDenseMap<const Use *, short, 16> Order;
402*06f32e7eSjoerg   auto compareUses =
403*06f32e7eSjoerg       [&Order](const Use &L, const Use &R) { return Order[&L] < Order[&R]; };
404*06f32e7eSjoerg   do {
405*06f32e7eSjoerg     for (const Use &U : V->uses()) {
406*06f32e7eSjoerg       auto I = Dist(Gen);
407*06f32e7eSjoerg       Order[&U] = I;
408*06f32e7eSjoerg       LLVM_DEBUG(dbgs() << " - order: " << I << ", op = " << U.getOperandNo()
409*06f32e7eSjoerg                         << ", U = ";
410*06f32e7eSjoerg                  U.getUser()->dump());
411*06f32e7eSjoerg     }
412*06f32e7eSjoerg   } while (std::is_sorted(V->use_begin(), V->use_end(), compareUses));
413*06f32e7eSjoerg 
414*06f32e7eSjoerg   LLVM_DEBUG(dbgs() << " => shuffle\n");
415*06f32e7eSjoerg   V->sortUseList(compareUses);
416*06f32e7eSjoerg 
417*06f32e7eSjoerg   LLVM_DEBUG({
418*06f32e7eSjoerg     for (const Use &U : V->uses()) {
419*06f32e7eSjoerg       dbgs() << " - order: " << Order.lookup(&U)
420*06f32e7eSjoerg              << ", op = " << U.getOperandNo() << ", U = ";
421*06f32e7eSjoerg       U.getUser()->dump();
422*06f32e7eSjoerg     }
423*06f32e7eSjoerg   });
424*06f32e7eSjoerg }
425*06f32e7eSjoerg 
426*06f32e7eSjoerg static void reverseValueUseLists(Value *V, DenseSet<Value *> &Seen) {
427*06f32e7eSjoerg   if (!Seen.insert(V).second)
428*06f32e7eSjoerg     return;
429*06f32e7eSjoerg 
430*06f32e7eSjoerg   if (auto *C = dyn_cast<Constant>(V))
431*06f32e7eSjoerg     if (!isa<GlobalValue>(C))
432*06f32e7eSjoerg       for (Value *Op : C->operands())
433*06f32e7eSjoerg         reverseValueUseLists(Op, Seen);
434*06f32e7eSjoerg 
435*06f32e7eSjoerg   if (V->use_empty() || std::next(V->use_begin()) == V->use_end())
436*06f32e7eSjoerg     // Nothing to shuffle for 0 or 1 users.
437*06f32e7eSjoerg     return;
438*06f32e7eSjoerg 
439*06f32e7eSjoerg   LLVM_DEBUG({
440*06f32e7eSjoerg     dbgs() << "V = ";
441*06f32e7eSjoerg     V->dump();
442*06f32e7eSjoerg     for (const Use &U : V->uses()) {
443*06f32e7eSjoerg       dbgs() << " - order: op = " << U.getOperandNo() << ", U = ";
444*06f32e7eSjoerg       U.getUser()->dump();
445*06f32e7eSjoerg     }
446*06f32e7eSjoerg     dbgs() << " => reverse\n";
447*06f32e7eSjoerg   });
448*06f32e7eSjoerg 
449*06f32e7eSjoerg   V->reverseUseList();
450*06f32e7eSjoerg 
451*06f32e7eSjoerg   LLVM_DEBUG({
452*06f32e7eSjoerg     for (const Use &U : V->uses()) {
453*06f32e7eSjoerg       dbgs() << " - order: op = " << U.getOperandNo() << ", U = ";
454*06f32e7eSjoerg       U.getUser()->dump();
455*06f32e7eSjoerg     }
456*06f32e7eSjoerg   });
457*06f32e7eSjoerg }
458*06f32e7eSjoerg 
459*06f32e7eSjoerg template <class Changer>
460*06f32e7eSjoerg static void changeUseLists(Module &M, Changer changeValueUseList) {
461*06f32e7eSjoerg   // Visit every value that would be serialized to an IR file.
462*06f32e7eSjoerg   //
463*06f32e7eSjoerg   // Globals.
464*06f32e7eSjoerg   for (GlobalVariable &G : M.globals())
465*06f32e7eSjoerg     changeValueUseList(&G);
466*06f32e7eSjoerg   for (GlobalAlias &A : M.aliases())
467*06f32e7eSjoerg     changeValueUseList(&A);
468*06f32e7eSjoerg   for (GlobalIFunc &IF : M.ifuncs())
469*06f32e7eSjoerg     changeValueUseList(&IF);
470*06f32e7eSjoerg   for (Function &F : M)
471*06f32e7eSjoerg     changeValueUseList(&F);
472*06f32e7eSjoerg 
473*06f32e7eSjoerg   // Constants used by globals.
474*06f32e7eSjoerg   for (GlobalVariable &G : M.globals())
475*06f32e7eSjoerg     if (G.hasInitializer())
476*06f32e7eSjoerg       changeValueUseList(G.getInitializer());
477*06f32e7eSjoerg   for (GlobalAlias &A : M.aliases())
478*06f32e7eSjoerg     changeValueUseList(A.getAliasee());
479*06f32e7eSjoerg   for (GlobalIFunc &IF : M.ifuncs())
480*06f32e7eSjoerg     changeValueUseList(IF.getResolver());
481*06f32e7eSjoerg   for (Function &F : M) {
482*06f32e7eSjoerg     if (F.hasPrefixData())
483*06f32e7eSjoerg       changeValueUseList(F.getPrefixData());
484*06f32e7eSjoerg     if (F.hasPrologueData())
485*06f32e7eSjoerg       changeValueUseList(F.getPrologueData());
486*06f32e7eSjoerg     if (F.hasPersonalityFn())
487*06f32e7eSjoerg       changeValueUseList(F.getPersonalityFn());
488*06f32e7eSjoerg   }
489*06f32e7eSjoerg 
490*06f32e7eSjoerg   // Function bodies.
491*06f32e7eSjoerg   for (Function &F : M) {
492*06f32e7eSjoerg     for (Argument &A : F.args())
493*06f32e7eSjoerg       changeValueUseList(&A);
494*06f32e7eSjoerg     for (BasicBlock &BB : F)
495*06f32e7eSjoerg       changeValueUseList(&BB);
496*06f32e7eSjoerg     for (BasicBlock &BB : F)
497*06f32e7eSjoerg       for (Instruction &I : BB)
498*06f32e7eSjoerg         changeValueUseList(&I);
499*06f32e7eSjoerg 
500*06f32e7eSjoerg     // Constants used by instructions.
501*06f32e7eSjoerg     for (BasicBlock &BB : F)
502*06f32e7eSjoerg       for (Instruction &I : BB)
503*06f32e7eSjoerg         for (Value *Op : I.operands())
504*06f32e7eSjoerg           if ((isa<Constant>(Op) && !isa<GlobalValue>(*Op)) ||
505*06f32e7eSjoerg               isa<InlineAsm>(Op))
506*06f32e7eSjoerg             changeValueUseList(Op);
507*06f32e7eSjoerg   }
508*06f32e7eSjoerg 
509*06f32e7eSjoerg   if (verifyModule(M, &errs()))
510*06f32e7eSjoerg     report_fatal_error("verification failed");
511*06f32e7eSjoerg }
512*06f32e7eSjoerg 
513*06f32e7eSjoerg static void shuffleUseLists(Module &M, unsigned SeedOffset) {
514*06f32e7eSjoerg   std::minstd_rand0 Gen(std::minstd_rand0::default_seed + SeedOffset);
515*06f32e7eSjoerg   DenseSet<Value *> Seen;
516*06f32e7eSjoerg   changeUseLists(M, [&](Value *V) { shuffleValueUseLists(V, Gen, Seen); });
517*06f32e7eSjoerg   LLVM_DEBUG(dbgs() << "\n");
518*06f32e7eSjoerg }
519*06f32e7eSjoerg 
520*06f32e7eSjoerg static void reverseUseLists(Module &M) {
521*06f32e7eSjoerg   DenseSet<Value *> Seen;
522*06f32e7eSjoerg   changeUseLists(M, [&](Value *V) { reverseValueUseLists(V, Seen); });
523*06f32e7eSjoerg   LLVM_DEBUG(dbgs() << "\n");
524*06f32e7eSjoerg }
525*06f32e7eSjoerg 
526*06f32e7eSjoerg int main(int argc, char **argv) {
527*06f32e7eSjoerg   InitLLVM X(argc, argv);
528*06f32e7eSjoerg 
529*06f32e7eSjoerg   // Enable debug stream buffering.
530*06f32e7eSjoerg   EnableDebugBuffering = true;
531*06f32e7eSjoerg 
532*06f32e7eSjoerg   LLVMContext Context;
533*06f32e7eSjoerg 
534*06f32e7eSjoerg   cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv,
535*06f32e7eSjoerg                               "llvm tool to verify use-list order\n");
536*06f32e7eSjoerg 
537*06f32e7eSjoerg   SMDiagnostic Err;
538*06f32e7eSjoerg 
539*06f32e7eSjoerg   // Load the input module...
540*06f32e7eSjoerg   std::unique_ptr<Module> M = parseIRFile(InputFilename, Err, Context);
541*06f32e7eSjoerg 
542*06f32e7eSjoerg   if (!M.get()) {
543*06f32e7eSjoerg     Err.print(argv[0], errs());
544*06f32e7eSjoerg     return 1;
545*06f32e7eSjoerg   }
546*06f32e7eSjoerg   if (verifyModule(*M, &errs())) {
547*06f32e7eSjoerg     errs() << argv[0] << ": " << InputFilename
548*06f32e7eSjoerg            << ": error: input module is broken!\n";
549*06f32e7eSjoerg     return 1;
550*06f32e7eSjoerg   }
551*06f32e7eSjoerg 
552*06f32e7eSjoerg   // Verify the use lists now and after reversing them.
553*06f32e7eSjoerg   outs() << "*** verify-uselistorder ***\n";
554*06f32e7eSjoerg   verifyUseListOrder(*M);
555*06f32e7eSjoerg   outs() << "reverse\n";
556*06f32e7eSjoerg   reverseUseLists(*M);
557*06f32e7eSjoerg   verifyUseListOrder(*M);
558*06f32e7eSjoerg 
559*06f32e7eSjoerg   for (unsigned I = 0, E = NumShuffles; I != E; ++I) {
560*06f32e7eSjoerg     outs() << "\n";
561*06f32e7eSjoerg 
562*06f32e7eSjoerg     // Shuffle with a different (deterministic) seed each time.
563*06f32e7eSjoerg     outs() << "shuffle (" << I + 1 << " of " << E << ")\n";
564*06f32e7eSjoerg     shuffleUseLists(*M, I);
565*06f32e7eSjoerg 
566*06f32e7eSjoerg     // Verify again before and after reversing.
567*06f32e7eSjoerg     verifyUseListOrder(*M);
568*06f32e7eSjoerg     outs() << "reverse\n";
569*06f32e7eSjoerg     reverseUseLists(*M);
570*06f32e7eSjoerg     verifyUseListOrder(*M);
571*06f32e7eSjoerg   }
572*06f32e7eSjoerg 
573*06f32e7eSjoerg   return 0;
574*06f32e7eSjoerg }
575