lib/VMCore/Verifier.cpp

   1 //===-- Verifier.cpp - Implement the Module Verifier -------------*- C++ -*-==//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines the function verifier interface, that can be used for some
  11 // sanity checking of input to the system.
  12 //
  13 // Note that this does not provide full `Java style' security and verifications,
  14 // instead it just tries to ensure that code is well-formed.
  15 //
  16 //  * Both of a binary operator's parameters are of the same type
  17 //  * Verify that the indices of mem access instructions match other operands
  18 //  * Verify that arithmetic and other things are only performed on first-class
  19 //    types.  Verify that shifts & logicals only happen on integrals f.e.
  20 //  * All of the constants in a switch statement are of the correct type
  21 //  * The code is in valid SSA form
  22 //  * It should be illegal to put a label into any other type (like a structure)
  23 //    or to return one. [except constant arrays!]
  24 //  * Only phi nodes can be self referential: 'add int %0, %0 ; <int>:0' is bad
  25 //  * PHI nodes must have an entry for each predecessor, with no extras.
  26 //  * PHI nodes must be the first thing in a basic block, all grouped together
  27 //  * PHI nodes must have at least one entry
  28 //  * All basic blocks should only end with terminator insts, not contain them
  29 //  * The entry node to a function must not have predecessors
  30 //  * All Instructions must be embedded into a basic block
  31 //  * Functions cannot take a void-typed parameter
  32 //  * Verify that a function's argument list agrees with it's declared type.
  33 //  * It is illegal to specify a name for a void value.
  34 //  * It is illegal to have a internal global value with no initializer
  35 //  * It is illegal to have a ret instruction that returns a value that does not
  36 //    agree with the function return value type.
  37 //  * Function call argument types match the function prototype
  38 //  * All other things that are tested by asserts spread about the code...
  39 //
  40 //===----------------------------------------------------------------------===//
  41
  42 #include "llvm/Analysis/Verifier.h"
  43 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
  44 #include "llvm/CallingConv.h"
  45 #include "llvm/Constants.h"
  46 #include "llvm/Pass.h"
  47 #include "llvm/Module.h"
  48 #include "llvm/ModuleProvider.h"
  49 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  50 #include "llvm/Instructions.h"
  51 #include "llvm/Intrinsics.h"
  52 #include "llvm/PassManager.h"
  53 #include "llvm/SymbolTable.h"
  54 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
  55 #include "llvm/Support/CFG.h"
  56 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
  57 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  58 #include <algorithm>
  59 #include <iostream>
  60 #include <sstream>
  61 using namespace llvm;
  62
  63 namespace {  // Anonymous namespace for class
  64
  65   struct Verifier : public FunctionPass, InstVisitor<Verifier> {
  66     bool Broken;          // Is this module found to be broken?
  67     bool RealPass;        // Are we not being run by a PassManager?
  68     VerifierFailureAction action;
  69                           // What to do if verification fails.
  70     Module *Mod;          // Module we are verifying right now
  71     DominatorSet *DS;     // Dominator set, caution can be null!
  72     std::stringstream msgs;  // A stringstream to collect messages
  73
  74     /// InstInThisBlock - when verifying a basic block, keep track of all of the
  75     /// instructions we have seen so far.  This allows us to do efficient
  76     /// dominance checks for the case when an instruction has an operand that is
  77     /// an instruction in the same block.
  78     std::set<Instruction*> InstsInThisBlock;
  79
  80     Verifier()
  81         : Broken(false), RealPass(true), action(AbortProcessAction),
  82           DS(0), msgs( std::ios::app | std::ios::out ) {}
  83     Verifier( VerifierFailureAction ctn )
  84         : Broken(false), RealPass(true), action(ctn), DS(0),
  85           msgs( std::ios::app | std::ios::out ) {}
  86     Verifier(bool AB )
  87         : Broken(false), RealPass(true),
  88           action( AB ? AbortProcessAction : PrintMessageAction), DS(0),
  89           msgs( std::ios::app | std::ios::out ) {}
  90     Verifier(DominatorSet &ds)
  91       : Broken(false), RealPass(false), action(PrintMessageAction),
  92         DS(&ds), msgs( std::ios::app | std::ios::out ) {}
  93
  94
  95     bool doInitialization(Module &M) {
  96       Mod = &M;
  97       verifySymbolTable(M.getSymbolTable());
  98
  99       // If this is a real pass, in a pass manager, we must abort before
 100       // returning back to the pass manager, or else the pass manager may try to
 101       // run other passes on the broken module.
 102       if (RealPass)
 103         abortIfBroken();
 104       return false;
 105     }
 106
 107     bool runOnFunction(Function &F) {
 108       // Get dominator information if we are being run by PassManager
 109       if (RealPass) DS = &getAnalysis<DominatorSet>();
 110       visit(F);
 111       InstsInThisBlock.clear();
 112
 113       // If this is a real pass, in a pass manager, we must abort before
 114       // returning back to the pass manager, or else the pass manager may try to
 115       // run other passes on the broken module.
 116       if (RealPass)
 117         abortIfBroken();
 118
 119       return false;
 120     }
 121
 122     bool doFinalization(Module &M) {
 123       // Scan through, checking all of the external function's linkage now...
 124       for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I) {
 125         visitGlobalValue(*I);
 126
 127         // Check to make sure function prototypes are okay.
 128         if (I->isExternal()) visitFunction(*I);
 129       }
 130
 131       for (Module::global_iterator I = M.global_begin(), E = M.global_end(); I != E; ++I)
 132         visitGlobalVariable(*I);
 133
 134       // If the module is broken, abort at this time.
 135       abortIfBroken();
 136       return false;
 137     }
 138
 139     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 140       AU.setPreservesAll();
 141       if (RealPass)
 142         AU.addRequired<DominatorSet>();
 143     }
 144
 145     /// abortIfBroken - If the module is broken and we are supposed to abort on
 146     /// this condition, do so.
 147     ///
 148     void abortIfBroken() {
 149       if (Broken)
 150       {
 151         msgs << "Broken module found, ";
 152         switch (action)
 153         {
 154           case AbortProcessAction:
 155             msgs << "compilation aborted!\n";
 156             std::cerr << msgs.str();
 157             abort();
 158           case ThrowExceptionAction:
 159             msgs << "verification terminated.\n";
 160             throw msgs.str();
 161           case PrintMessageAction:
 162             msgs << "verification continues.\n";
 163             std::cerr << msgs.str();
 164             break;
 165           case ReturnStatusAction:
 166             break;
 167         }
 168       }
 169     }
 170
 171
 172     // Verification methods...
 173     void verifySymbolTable(SymbolTable &ST);
 174     void visitGlobalValue(GlobalValue &GV);
 175     void visitGlobalVariable(GlobalVariable &GV);
 176     void visitFunction(Function &F);
 177     void visitBasicBlock(BasicBlock &BB);
 178     void visitPHINode(PHINode &PN);
 179     void visitBinaryOperator(BinaryOperator &B);
 180     void visitShiftInst(ShiftInst &SI);
 181     void visitVANextInst(VANextInst &VAN) { visitInstruction(VAN); }
 182     void visitVAArgInst(VAArgInst &VAA) { visitInstruction(VAA); }
 183     void visitCallInst(CallInst &CI);
 184     void visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
 185     void visitLoadInst(LoadInst &LI);
 186     void visitStoreInst(StoreInst &SI);
 187     void visitInstruction(Instruction &I);
 188     void visitTerminatorInst(TerminatorInst &I);
 189     void visitReturnInst(ReturnInst &RI);
 190     void visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
 191     void visitSelectInst(SelectInst &SI);
 192     void visitUserOp1(Instruction &I);
 193     void visitUserOp2(Instruction &I) { visitUserOp1(I); }
 194     void visitIntrinsicFunctionCall(Intrinsic::ID ID, CallInst &CI);
 195
 196
 197     void WriteValue(const Value *V) {
 198       if (!V) return;
 199       if (isa<Instruction>(V)) {
 200         msgs << *V;
 201       } else {
 202         WriteAsOperand (msgs, V, true, true, Mod);
 203         msgs << "\n";
 204       }
 205     }
 206
 207     void WriteType(const Type* T ) {
 208       if ( !T ) return;
 209       WriteTypeSymbolic(msgs, T, Mod );
 210     }
 211
 212
 213     // CheckFailed - A check failed, so print out the condition and the message
 214     // that failed.  This provides a nice place to put a breakpoint if you want
 215     // to see why something is not correct.
 216     void CheckFailed(const std::string &Message,
 217                      const Value *V1 = 0, const Value *V2 = 0,
 218                      const Value *V3 = 0, const Value *V4 = 0) {
 219       msgs << Message << "\n";
 220       WriteValue(V1);
 221       WriteValue(V2);
 222       WriteValue(V3);
 223       WriteValue(V4);
 224       Broken = true;
 225     }
 226
 227     void CheckFailed( const std::string& Message, const Value* V1,
 228                       const Type* T2, const Value* V3 = 0 ) {
 229       msgs << Message << "\n";
 230       WriteValue(V1);
 231       WriteType(T2);
 232       WriteValue(V3);
 233       Broken = true;
 234     }
 235   };
 236
 237   RegisterOpt<Verifier> X("verify", "Module Verifier");
 238 } // End anonymous namespace
 239
 240
 241 // Assert - We know that cond should be true, if not print an error message.
 242 #define Assert(C, M) \
 243   do { if (!(C)) { CheckFailed(M); return; } } while (0)
 244 #define Assert1(C, M, V1) \
 245   do { if (!(C)) { CheckFailed(M, V1); return; } } while (0)
 246 #define Assert2(C, M, V1, V2) \
 247   do { if (!(C)) { CheckFailed(M, V1, V2); return; } } while (0)
 248 #define Assert3(C, M, V1, V2, V3) \
 249   do { if (!(C)) { CheckFailed(M, V1, V2, V3); return; } } while (0)
 250 #define Assert4(C, M, V1, V2, V3, V4) \
 251   do { if (!(C)) { CheckFailed(M, V1, V2, V3, V4); return; } } while (0)
 252
 253
 254 void Verifier::visitGlobalValue(GlobalValue &GV) {
 255   Assert1(!GV.isExternal() || GV.hasExternalLinkage(),
 256           "Global is external, but doesn't have external linkage!", &GV);
 257   Assert1(!GV.hasAppendingLinkage() || isa<GlobalVariable>(GV),
 258           "Only global variables can have appending linkage!", &GV);
 259
 260   if (GV.hasAppendingLinkage()) {
 261     GlobalVariable &GVar = cast<GlobalVariable>(GV);
 262     Assert1(isa<ArrayType>(GVar.getType()->getElementType()),
 263             "Only global arrays can have appending linkage!", &GV);
 264   }
 265 }
 266
 267 void Verifier::visitGlobalVariable(GlobalVariable &GV) {
 268   if (GV.hasInitializer())
 269     Assert1(GV.getInitializer()->getType() == GV.getType()->getElementType(),
 270             "Global variable initializer type does not match global "
 271             "variable type!", &GV);
 272
 273   visitGlobalValue(GV);
 274 }
 275
 276
 277 // verifySymbolTable - Verify that a function or module symbol table is ok
 278 //
 279 void Verifier::verifySymbolTable(SymbolTable &ST) {
 280
 281   // Loop over all of the values in all type planes in the symbol table.
 282   for (SymbolTable::plane_const_iterator PI = ST.plane_begin(),
 283        PE = ST.plane_end(); PI != PE; ++PI)
 284     for (SymbolTable::value_const_iterator VI = PI->second.begin(),
 285          VE = PI->second.end(); VI != VE; ++VI) {
 286       Value *V = VI->second;
 287       // Check that there are no void typed values in the symbol table.  Values
 288       // with a void type cannot be put into symbol tables because they cannot
 289       // have names!
 290       Assert1(V->getType() != Type::VoidTy,
 291         "Values with void type are not allowed to have names!", V);
 292     }
 293 }
 294
 295 // visitFunction - Verify that a function is ok.
 296 //
 297 void Verifier::visitFunction(Function &F) {
 298   Assert1(!F.isVarArg() || F.getCallingConv() == CallingConv::C,
 299           "Varargs functions must have C calling conventions!", &F);
 300
 301   // Check function arguments.
 302   const FunctionType *FT = F.getFunctionType();
 303   unsigned NumArgs = F.getArgumentList().size();
 304
 305   Assert2(FT->getNumParams() == NumArgs,
 306           "# formal arguments must match # of arguments for function type!",
 307           &F, FT);
 308   Assert1(F.getReturnType()->isFirstClassType() ||
 309           F.getReturnType() == Type::VoidTy,
 310           "Functions cannot return aggregate values!", &F);
 311
 312   // Check that the argument values match the function type for this function...
 313   unsigned i = 0;
 314   for (Function::arg_iterator I = F.arg_begin(), E = F.arg_end(); I != E; ++I, ++i) {
 315     Assert2(I->getType() == FT->getParamType(i),
 316             "Argument value does not match function argument type!",
 317             I, FT->getParamType(i));
 318     // Make sure no aggregates are passed by value.
 319     Assert1(I->getType()->isFirstClassType(),
 320             "Functions cannot take aggregates as arguments by value!", I);
 321    }
 322
 323   if (!F.isExternal()) {
 324     verifySymbolTable(F.getSymbolTable());
 325
 326     // Check the entry node
 327     BasicBlock *Entry = &F.getEntryBlock();
 328     Assert1(pred_begin(Entry) == pred_end(Entry),
 329             "Entry block to function must not have predecessors!", Entry);
 330   }
 331 }
 332
 333
 334 // verifyBasicBlock - Verify that a basic block is well formed...
 335 //
 336 void Verifier::visitBasicBlock(BasicBlock &BB) {
 337   InstsInThisBlock.clear();
 338
 339   // Ensure that basic blocks have terminators!
 340   Assert1(BB.getTerminator(), "Basic Block does not have terminator!", &BB);
 341
 342   // Check constraints that this basic block imposes on all of the PHI nodes in
 343   // it.
 344   if (isa<PHINode>(BB.front())) {
 345     std::vector<BasicBlock*> Preds(pred_begin(&BB), pred_end(&BB));
 346     std::sort(Preds.begin(), Preds.end());
 347     PHINode *PN;
 348     for (BasicBlock::iterator I = BB.begin(); (PN = dyn_cast<PHINode>(I));++I) {
 349
 350       // Ensure that PHI nodes have at least one entry!
 351       Assert1(PN->getNumIncomingValues() != 0,
 352               "PHI nodes must have at least one entry.  If the block is dead, "
 353               "the PHI should be removed!", PN);
 354       Assert1(PN->getNumIncomingValues() == Preds.size(),
 355               "PHINode should have one entry for each predecessor of its "
 356               "parent basic block!", PN);
 357
 358       // Get and sort all incoming values in the PHI node...
 359       std::vector<std::pair<BasicBlock*, Value*> > Values;
 360       Values.reserve(PN->getNumIncomingValues());
 361       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 362         Values.push_back(std::make_pair(PN->getIncomingBlock(i),
 363                                         PN->getIncomingValue(i)));
 364       std::sort(Values.begin(), Values.end());
 365
 366       for (unsigned i = 0, e = Values.size(); i != e; ++i) {
 367         // Check to make sure that if there is more than one entry for a
 368         // particular basic block in this PHI node, that the incoming values are
 369         // all identical.
 370         //
 371         Assert4(i == 0 || Values[i].first  != Values[i-1].first ||
 372                 Values[i].second == Values[i-1].second,
 373                 "PHI node has multiple entries for the same basic block with "
 374                 "different incoming values!", PN, Values[i].first,
 375                 Values[i].second, Values[i-1].second);
 376
 377         // Check to make sure that the predecessors and PHI node entries are
 378         // matched up.
 379         Assert3(Values[i].first == Preds[i],
 380                 "PHI node entries do not match predecessors!", PN,
 381                 Values[i].first, Preds[i]);
 382       }
 383     }
 384   }
 385 }
 386
 387 void Verifier::visitTerminatorInst(TerminatorInst &I) {
 388   // Ensure that terminators only exist at the end of the basic block.
 389   Assert1(&I == I.getParent()->getTerminator(),
 390           "Terminator found in the middle of a basic block!", I.getParent());
 391   visitInstruction(I);
 392 }
 393
 394 void Verifier::visitReturnInst(ReturnInst &RI) {
 395   Function *F = RI.getParent()->getParent();
 396   if (RI.getNumOperands() == 0)
 397     Assert2(F->getReturnType() == Type::VoidTy,
 398             "Found return instr that returns void in Function of non-void "
 399             "return type!", &RI, F->getReturnType());
 400   else
 401     Assert2(F->getReturnType() == RI.getOperand(0)->getType(),
 402             "Function return type does not match operand "
 403             "type of return inst!", &RI, F->getReturnType());
 404
 405   // Check to make sure that the return value has necessary properties for
 406   // terminators...
 407   visitTerminatorInst(RI);
 408 }
 409
 410 void Verifier::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
 411   // Check to make sure that all of the constants in the switch instruction
 412   // have the same type as the switched-on value.
 413   const Type *SwitchTy = SI.getCondition()->getType();
 414   for (unsigned i = 1, e = SI.getNumCases(); i != e; ++i)
 415     Assert1(SI.getCaseValue(i)->getType() == SwitchTy,
 416             "Switch constants must all be same type as switch value!", &SI);
 417
 418   visitTerminatorInst(SI);
 419 }
 420
 421 void Verifier::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
 422   Assert1(SI.getCondition()->getType() == Type::BoolTy,
 423           "Select condition type must be bool!", &SI);
 424   Assert1(SI.getTrueValue()->getType() == SI.getFalseValue()->getType(),
 425           "Select values must have identical types!", &SI);
 426   Assert1(SI.getTrueValue()->getType() == SI.getType(),
 427           "Select values must have same type as select instruction!", &SI);
 428   visitInstruction(SI);
 429 }
 430
 431
 432 /// visitUserOp1 - User defined operators shouldn't live beyond the lifetime of
 433 /// a pass, if any exist, it's an error.
 434 ///
 435 void Verifier::visitUserOp1(Instruction &I) {
 436   Assert1(0, "User-defined operators should not live outside of a pass!",
 437           &I);
 438 }
 439
 440 /// visitPHINode - Ensure that a PHI node is well formed.
 441 ///
 442 void Verifier::visitPHINode(PHINode &PN) {
 443   // Ensure that the PHI nodes are all grouped together at the top of the block.
 444   // This can be tested by checking whether the instruction before this is
 445   // either nonexistent (because this is begin()) or is a PHI node.  If not,
 446   // then there is some other instruction before a PHI.
 447   Assert2(&PN.getParent()->front() == &PN || isa<PHINode>(PN.getPrev()),
 448           "PHI nodes not grouped at top of basic block!",
 449           &PN, PN.getParent());
 450
 451   // Check that all of the operands of the PHI node have the same type as the
 452   // result.
 453   for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
 454     Assert1(PN.getType() == PN.getIncomingValue(i)->getType(),
 455             "PHI node operands are not the same type as the result!", &PN);
 456
 457   // All other PHI node constraints are checked in the visitBasicBlock method.
 458
 459   visitInstruction(PN);
 460 }
 461
 462 void Verifier::visitCallInst(CallInst &CI) {
 463   Assert1(isa<PointerType>(CI.getOperand(0)->getType()),
 464           "Called function must be a pointer!", &CI);
 465   const PointerType *FPTy = cast<PointerType>(CI.getOperand(0)->getType());
 466   Assert1(isa<FunctionType>(FPTy->getElementType()),
 467           "Called function is not pointer to function type!", &CI);
 468
 469   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(FPTy->getElementType());
 470
 471   // Verify that the correct number of arguments are being passed
 472   if (FTy->isVarArg())
 473     Assert1(CI.getNumOperands()-1 >= FTy->getNumParams(),
 474             "Called function requires more parameters than were provided!",&CI);
 475   else
 476     Assert1(CI.getNumOperands()-1 == FTy->getNumParams(),
 477             "Incorrect number of arguments passed to called function!", &CI);
 478
 479   // Verify that all arguments to the call match the function type...
 480   for (unsigned i = 0, e = FTy->getNumParams(); i != e; ++i)
 481     Assert3(CI.getOperand(i+1)->getType() == FTy->getParamType(i),
 482             "Call parameter type does not match function signature!",
 483             CI.getOperand(i+1), FTy->getParamType(i), &CI);
 484
 485   if (Function *F = CI.getCalledFunction())
 486     if (Intrinsic::ID ID = (Intrinsic::ID)F->getIntrinsicID())
 487       visitIntrinsicFunctionCall(ID, CI);
 488
 489   visitInstruction(CI);
 490 }
 491
 492 /// visitBinaryOperator - Check that both arguments to the binary operator are
 493 /// of the same type!
 494 ///
 495 void Verifier::visitBinaryOperator(BinaryOperator &B) {
 496   Assert1(B.getOperand(0)->getType() == B.getOperand(1)->getType(),
 497           "Both operands to a binary operator are not of the same type!", &B);
 498
 499   // Check that logical operators are only used with integral operands.
 500   if (B.getOpcode() == Instruction::And || B.getOpcode() == Instruction::Or ||
 501       B.getOpcode() == Instruction::Xor) {
 502     Assert1(B.getType()->isIntegral(),
 503             "Logical operators only work with integral types!", &B);
 504     Assert1(B.getType() == B.getOperand(0)->getType(),
 505             "Logical operators must have same type for operands and result!",
 506             &B);
 507   } else if (isa<SetCondInst>(B)) {
 508     // Check that setcc instructions return bool
 509     Assert1(B.getType() == Type::BoolTy,
 510             "setcc instructions must return boolean values!", &B);
 511   } else {
 512     // Arithmetic operators only work on integer or fp values
 513     Assert1(B.getType() == B.getOperand(0)->getType(),
 514             "Arithmetic operators must have same type for operands and result!",
 515             &B);
 516     Assert1(B.getType()->isInteger() || B.getType()->isFloatingPoint() ||
 517             isa<PackedType>(B.getType()),
 518             "Arithmetic operators must have integer, fp, or packed type!", &B);
 519   }
 520
 521   visitInstruction(B);
 522 }
 523
 524 void Verifier::visitShiftInst(ShiftInst &SI) {
 525   Assert1(SI.getType()->isInteger(),
 526           "Shift must return an integer result!", &SI);
 527   Assert1(SI.getType() == SI.getOperand(0)->getType(),
 528           "Shift return type must be same as first operand!", &SI);
 529   Assert1(SI.getOperand(1)->getType() == Type::UByteTy,
 530           "Second operand to shift must be ubyte type!", &SI);
 531   visitInstruction(SI);
 532 }
 533
 534 void Verifier::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
 535   const Type *ElTy =
 536     GetElementPtrInst::getIndexedType(GEP.getOperand(0)->getType(),
 537                    std::vector<Value*>(GEP.idx_begin(), GEP.idx_end()), true);
 538   Assert1(ElTy, "Invalid indices for GEP pointer type!", &GEP);
 539   Assert2(PointerType::get(ElTy) == GEP.getType(),
 540           "GEP is not of right type for indices!", &GEP, ElTy);
 541   visitInstruction(GEP);
 542 }
 543
 544 void Verifier::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
 545   const Type *ElTy =
 546     cast<PointerType>(LI.getOperand(0)->getType())->getElementType();
 547   Assert2(ElTy == LI.getType(),
 548           "Load result type does not match pointer operand type!", &LI, ElTy);
 549   visitInstruction(LI);
 550 }
 551
 552 void Verifier::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
 553   const Type *ElTy =
 554     cast<PointerType>(SI.getOperand(1)->getType())->getElementType();
 555   Assert2(ElTy == SI.getOperand(0)->getType(),
 556           "Stored value type does not match pointer operand type!", &SI, ElTy);
 557   visitInstruction(SI);
 558 }
 559
 560
 561 /// verifyInstruction - Verify that an instruction is well formed.
 562 ///
 563 void Verifier::visitInstruction(Instruction &I) {
 564   BasicBlock *BB = I.getParent();
 565   Assert1(BB, "Instruction not embedded in basic block!", &I);
 566
 567   if (!isa<PHINode>(I)) {   // Check that non-phi nodes are not self referential
 568     for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
 569          UI != UE; ++UI)
 570       Assert1(*UI != (User*)&I ||
 571               !DS->dominates(&BB->getParent()->getEntryBlock(), BB),
 572               "Only PHI nodes may reference their own value!", &I);
 573   }
 574
 575   // Check that void typed values don't have names
 576   Assert1(I.getType() != Type::VoidTy || !I.hasName(),
 577           "Instruction has a name, but provides a void value!", &I);
 578
 579   // Check that the return value of the instruction is either void or a legal
 580   // value type.
 581   Assert1(I.getType() == Type::VoidTy || I.getType()->isFirstClassType(),
 582           "Instruction returns a non-scalar type!", &I);
 583
 584   // Check that all uses of the instruction, if they are instructions
 585   // themselves, actually have parent basic blocks.  If the use is not an
 586   // instruction, it is an error!
 587   for (User::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
 588        UI != UE; ++UI) {
 589     Assert1(isa<Instruction>(*UI), "Use of instruction is not an instruction!",
 590             *UI);
 591     Instruction *Used = cast<Instruction>(*UI);
 592     Assert2(Used->getParent() != 0, "Instruction referencing instruction not"
 593             " embeded in a basic block!", &I, Used);
 594   }
 595
 596   for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i) {
 597     // Check to make sure that the "address of" an intrinsic function is never
 598     // taken.
 599     Assert1(I.getOperand(i) != 0, "Instruction has null operand!", &I);
 600     if (Function *F = dyn_cast<Function>(I.getOperand(i))) {
 601       Assert1(!F->isIntrinsic() || (i == 0 && isa<CallInst>(I)),
 602               "Cannot take the address of an intrinsic!", &I);
 603     } else if (BasicBlock *OpBB = dyn_cast<BasicBlock>(I.getOperand(i))) {
 604       Assert1(OpBB->getParent() == BB->getParent(),
 605               "Referring to a basic block in another function!", &I);
 606     } else if (Argument *OpArg = dyn_cast<Argument>(I.getOperand(i))) {
 607       Assert1(OpArg->getParent() == BB->getParent(),
 608               "Referring to an argument in another function!", &I);
 609     } else if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
 610       BasicBlock *OpBlock = Op->getParent();
 611
 612       // Check that a definition dominates all of its uses.
 613       if (!isa<PHINode>(I)) {
 614         // Invoke results are only usable in the normal destination, not in the
 615         // exceptional destination.
 616         if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Op))
 617           OpBlock = II->getNormalDest();
 618         else if (OpBlock == BB) {
 619           // If they are in the same basic block, make sure that the definition
 620           // comes before the use.
 621           Assert2(InstsInThisBlock.count(Op) ||
 622                   !DS->dominates(&BB->getParent()->getEntryBlock(), BB),
 623                   "Instruction does not dominate all uses!", Op, &I);
 624         }
 625
 626         // Definition must dominate use unless use is unreachable!
 627         Assert2(DS->dominates(OpBlock, BB) ||
 628                 !DS->dominates(&BB->getParent()->getEntryBlock(), BB),
 629                 "Instruction does not dominate all uses!", Op, &I);
 630       } else {
 631         // PHI nodes are more difficult than other nodes because they actually
 632         // "use" the value in the predecessor basic blocks they correspond to.
 633         BasicBlock *PredBB = cast<BasicBlock>(I.getOperand(i+1));
 634         Assert2(DS->dominates(OpBlock, PredBB) ||
 635                 !DS->dominates(&BB->getParent()->getEntryBlock(), PredBB),
 636                 "Instruction does not dominate all uses!", Op, &I);
 637       }
 638     }
 639   }
 640   InstsInThisBlock.insert(&I);
 641 }
 642
 643 /// visitIntrinsicFunction - Allow intrinsics to be verified in different ways.
 644 ///
 645 void Verifier::visitIntrinsicFunctionCall(Intrinsic::ID ID, CallInst &CI) {
 646   Function *IF = CI.getCalledFunction();
 647   const FunctionType *FT = IF->getFunctionType();
 648   Assert1(IF->isExternal(), "Intrinsic functions should never be defined!", IF);
 649   unsigned NumArgs = 0;
 650
 651   // FIXME: this should check the return type of each intrinsic as well, also
 652   // arguments!
 653   switch (ID) {
 654   case Intrinsic::vastart:
 655     Assert1(CI.getParent()->getParent()->getFunctionType()->isVarArg(),
 656             "llvm.va_start intrinsic may only occur in function with variable"
 657             " args!", &CI);
 658     NumArgs = 0;
 659     break;
 660   case Intrinsic::vaend:          NumArgs = 1; break;
 661   case Intrinsic::vacopy:         NumArgs = 1; break;
 662
 663   case Intrinsic::returnaddress:
 664   case Intrinsic::frameaddress:
 665     Assert1(isa<PointerType>(FT->getReturnType()),
 666             "llvm.(frame|return)address must return pointers", IF);
 667     Assert1(FT->getNumParams() == 1 && isa<ConstantInt>(CI.getOperand(1)),
 668        "llvm.(frame|return)address require a single constant integer argument",
 669             &CI);
 670     NumArgs = 1;
 671     break;
 672
 673   // Verify that read and write port have integral parameters of the correct
 674   // signed-ness.
 675   case Intrinsic::writeport:
 676     Assert1(FT->getNumParams() == 2,
 677             "Illegal # arguments for intrinsic function!", IF);
 678     Assert1(FT->getParamType(0)->isIntegral(),
 679             "First argument not unsigned int!", IF);
 680     Assert1(FT->getParamType(1)->isUnsigned(),
 681             "First argument not unsigned int!", IF);
 682     NumArgs = 2;
 683     break;
 684
 685   case Intrinsic::writeio:
 686     Assert1(FT->getNumParams() == 2,
 687             "Illegal # arguments for intrinsic function!", IF);
 688     Assert1(FT->getParamType(0)->isFirstClassType(),
 689             "First argument not a first class type!", IF);
 690     Assert1(isa<PointerType>(FT->getParamType(1)),
 691             "Second argument not a pointer!", IF);
 692     NumArgs = 2;
 693     break;
 694
 695   case Intrinsic::readport:
 696     Assert1(FT->getNumParams() == 1,
 697             "Illegal # arguments for intrinsic function!", IF);
 698     Assert1(FT->getReturnType()->isFirstClassType(),
 699             "Return type is not a first class type!", IF);
 700     Assert1(FT->getParamType(0)->isUnsigned(),
 701             "First argument not unsigned int!", IF);
 702     NumArgs = 1;
 703     break;
 704
 705   case Intrinsic::readio: {
 706     const PointerType *ParamType = dyn_cast<PointerType>(FT->getParamType(0));
 707     const Type *ReturnType = FT->getReturnType();
 708
 709     Assert1(FT->getNumParams() == 1,
 710             "Illegal # arguments for intrinsic function!", IF);
 711     Assert1(ParamType, "First argument not a pointer!", IF);
 712     Assert1(ParamType->getElementType() == ReturnType,
 713             "Pointer type doesn't match return type!", IF);
 714     NumArgs = 1;
 715     break;
 716   }
 717
 718   case Intrinsic::isunordered:
 719     Assert1(FT->getNumParams() == 2,
 720             "Illegal # arguments for intrinsic function!", IF);
 721     Assert1(FT->getReturnType() == Type::BoolTy,
 722             "Return type is not bool!", IF);
 723     Assert1(FT->getParamType(0) == FT->getParamType(1),
 724             "Arguments must be of the same type!", IF);
 725     Assert1(FT->getParamType(0)->isFloatingPoint(),
 726             "Argument is not a floating point type!", IF);
 727     NumArgs = 2;
 728     break;
 729
 730   case Intrinsic::ctpop:
 731   case Intrinsic::ctlz:
 732   case Intrinsic::cttz:
 733     Assert1(FT->getNumParams() == 1,
 734             "Illegal # arguments for intrinsic function!", IF);
 735     Assert1(FT->getReturnType() == FT->getParamType(0),
 736             "Return type does not match source type", IF);
 737     Assert1(FT->getParamType(0)->isIntegral(),
 738             "Argument must be of an int type!", IF);
 739     NumArgs = 1;
 740     break;
 741
 742   case Intrinsic::sqrt:
 743     Assert1(FT->getNumParams() == 1,
 744             "Illegal # arguments for intrinsic function!", IF);
 745     Assert1(FT->getParamType(0)->isFloatingPoint(),
 746             "Argument is not a floating point type!", IF);
 747     Assert1(FT->getReturnType() == FT->getParamType(0),
 748             "Return type is not the same as argument type!", IF);
 749     NumArgs = 1;
 750     break;
 751
 752   case Intrinsic::setjmp:          NumArgs = 1; break;
 753   case Intrinsic::longjmp:         NumArgs = 2; break;
 754   case Intrinsic::sigsetjmp:       NumArgs = 2; break;
 755   case Intrinsic::siglongjmp:      NumArgs = 2; break;
 756
 757   case Intrinsic::gcroot:
 758     Assert1(FT->getNumParams() == 2,
 759             "Illegal # arguments for intrinsic function!", IF);
 760     Assert1(isa<Constant>(CI.getOperand(2)),
 761             "Second argument to llvm.gcroot must be a constant!", &CI);
 762     NumArgs = 2;
 763     break;
 764   case Intrinsic::gcread:          NumArgs = 2; break;
 765   case Intrinsic::gcwrite:         NumArgs = 3; break;
 766
 767   case Intrinsic::dbg_stoppoint:   NumArgs = 4; break;
 768   case Intrinsic::dbg_region_start:NumArgs = 1; break;
 769   case Intrinsic::dbg_region_end:  NumArgs = 1; break;
 770   case Intrinsic::dbg_func_start:  NumArgs = 1; break;
 771   case Intrinsic::dbg_declare:     NumArgs = 1; break;
 772
 773   case Intrinsic::memcpy:          NumArgs = 4; break;
 774   case Intrinsic::memmove:         NumArgs = 4; break;
 775   case Intrinsic::memset:          NumArgs = 4; break;
 776
 777   case Intrinsic::prefetch:        NumArgs = 3; break;
 778   case Intrinsic::pcmarker:
 779     NumArgs = 1;
 780     Assert1(isa<Constant>(CI.getOperand(1)),
 781             "First argument to llvm.pcmarker must be a constant!", &CI);
 782     break;
 783
 784   case Intrinsic::not_intrinsic:
 785     assert(0 && "Invalid intrinsic!"); NumArgs = 0; break;
 786   }
 787
 788   Assert1(FT->getNumParams() == NumArgs || (FT->getNumParams() < NumArgs &&
 789                                              FT->isVarArg()),
 790           "Illegal # arguments for intrinsic function!", IF);
 791 }
 792
 793
 794 //===----------------------------------------------------------------------===//
 795 //  Implement the public interfaces to this file...
 796 //===----------------------------------------------------------------------===//
 797
 798 FunctionPass *llvm::createVerifierPass(VerifierFailureAction action) {
 799   return new Verifier(action);
 800 }
 801
 802
 803 // verifyFunction - Create
 804 bool llvm::verifyFunction(const Function &f, VerifierFailureAction action) {
 805   Function &F = const_cast<Function&>(f);
 806   assert(!F.isExternal() && "Cannot verify external functions");
 807
 808   FunctionPassManager FPM(new ExistingModuleProvider(F.getParent()));
 809   Verifier *V = new Verifier(action);
 810   FPM.add(V);
 811   FPM.run(F);
 812   return V->Broken;
 813 }
 814
 815 /// verifyModule - Check a module for errors, printing messages on stderr.
 816 /// Return true if the module is corrupt.
 817 ///
 818 bool llvm::verifyModule(const Module &M, VerifierFailureAction action) {
 819   PassManager PM;
 820   Verifier *V = new Verifier(action);
 821   PM.add(V);
 822   PM.run((Module&)M);
 823   return V->Broken;
 824 }
 825
 826 // vim: sw=2