Fix timevar.cc build on systems that don't have CLOCK_MONOTONIC
[gcc.git] / libstdc++-v3 / doc / xml / manual / test.xml
blob6b7f1b04a2ac09c1fa413fc089d17e0308dbd6c9
1 <section xmlns="http://docbook.org/ns/docbook" version="5.0"
2          xml:id="manual.intro.setup.test" xreflabel="Testing">
3 <?dbhtml filename="test.html"?>
5 <info><title>Testing</title>
6   <keywordset>
7     <keyword>ISO C++</keyword>
8     <keyword>test</keyword>
9     <keyword>testsuite</keyword>
10     <keyword>performance</keyword>
11     <keyword>conformance</keyword>
12     <keyword>ABI</keyword>
13     <keyword>exception safety</keyword>
14   </keywordset>
15 </info>
17 <para>
18 The libstdc++ testsuite includes testing for standard conformance,
19 regressions, ABI, and performance.
20 </para>
22 <section xml:id="test.organization" xreflabel="Test Organization"><info><title>Test Organization</title></info>
25 <section xml:id="test.organization.layout" xreflabel="Directory Layout"><info><title>Directory Layout</title></info>
28 <para>
29   The directory
30   <filename class="directory"><replaceable>gccsrcdir</replaceable>/libstdc++-v3/testsuite</filename>
31   contains the individual test cases organized in sub-directories
32   corresponding to clauses of the C++ standard (detailed below),
33   the DejaGnu test harness support files, and sources to various
34   testsuite utilities that are packaged in a separate testing library.
35 </para>
37 <para>
38   All test cases for functionality required by the runtime components
39   of the C++ standard (ISO 14882) are files within the following
40   directories:
42    <programlisting>
43     17_intro
44     18_support
45     19_diagnostics
46     20_util
47     21_strings
48     22_locale
49     23_containers
50     24_iterators
51     25_algorithms
52     26_numerics
53     27_io
54     28_regex
55     29_atomics
56     30_threads
57    </programlisting>
58 </para>
60    <para>
61       In addition, the following directories include test files:
63 <variablelist spacing="compact">
64 <varlistentry>
65   <term><filename class="directory">tr1</filename></term>
66   <listitem>Tests for components as described by the Technical Report
67     on Standard Library Extensions (<link linked="status.iso.tr1">TR1</link>).
68   </listitem>
69 </varlistentry>
70 <varlistentry>
71   <term><filename class="directory">backward</filename></term>
72   <listitem>Tests for backwards compatibility and deprecated features.
73   </listitem>
74 </varlistentry>
75 <varlistentry>
76   <term><filename class="directory">demangle</filename></term>
77   <listitem>Tests for <function>__cxa_demangle</function>, the IA-64 C++ ABI
78     demangler.
79   </listitem>
80 </varlistentry>
81 <varlistentry>
82   <term><filename class="directory">ext</filename></term>
83   <listitem>Tests for extensions.</listitem>
84 </varlistentry>
85 <varlistentry>
86   <term><filename class="directory">performance</filename></term>
87   <listitem>Tests for performance analysis, and performance regressions.
88   </listitem>
89 </varlistentry>
90 </variablelist>
91    </para>
93    <para>
94       Some directories don't have test files, but instead contain
95       auxiliary information:
97 <variablelist spacing="compact">
98 <varlistentry>
99   <term><filename class="directory">config</filename></term>
100   <listitem>Files for the DejaGnu test harness.</listitem>
101 </varlistentry>
102 <varlistentry>
103   <term><filename class="directory">lib</filename></term>
104   <listitem>Files for the DejaGnu test harness.</listitem>
105 </varlistentry>
106 <varlistentry>
107   <term><filename class="directory">libstdc++*</filename></term>
108   <listitem>Files for the DejaGnu test harness.</listitem>
109 </varlistentry>
110 <varlistentry>
111   <term><filename class="directory">data</filename></term>
112   <listitem>Sample text files for testing input and output.</listitem>
113 </varlistentry>
114 <varlistentry>
115   <term><filename class="directory">util</filename></term>
116   <listitem>Files for libtestc++, utilities and testing routines.</listitem>
117 </varlistentry>
118 </variablelist>
119    </para>
121    <para>
122       Within a directory that includes test files, there may be
123       additional subdirectories, or files.  Originally, test cases
124       were appended to one file that represented a particular section
125       of the chapter under test, and was named accordingly. For
126       instance, to test items related to <code> 21.3.6.1 -
127       <function>basic_string::find</function> [lib.string::find]</code>
128       in the standard, the following was used:
129 <programlisting>    21_strings/find.cc </programlisting>
130       However, that practice soon became a liability as the test cases
131       became huge and unwieldy, and testing new or extended
132       functionality (like wide characters or named locales) became
133       frustrating, leading to aggressive pruning of test cases on some
134       platforms that covered up implementation errors. Now, the test
135       suite has a policy of one file, one test case, which solves the
136       above issues and gives finer grained results and more manageable
137       error debugging. As an example, the test case quoted above
138       becomes:
139 <programlisting>    21_strings/basic_string/find/char/1.cc
140     21_strings/basic_string/find/char/2.cc
141     21_strings/basic_string/find/char/3.cc
142     21_strings/basic_string/find/wchar_t/1.cc
143     21_strings/basic_string/find/wchar_t/2.cc
144     21_strings/basic_string/find/wchar_t/3.cc</programlisting>
145    </para>
147    <para>
148       All new tests should be written with the policy of "one test
149       case, one file" in mind.
150    </para>
151 </section>
154 <section xml:id="test.organization.naming" xreflabel="Naming Conventions"><info><title>Naming Conventions</title></info>
157    <para>
158       In addition, there are some special names and suffixes that are
159       used within the testsuite to designate particular kinds of
160       tests.
161    </para>
163 <variablelist>
164 <varlistentry>
165   <term><filename class="extension">_xin.cc</filename></term>
166   <listitem>
167       This test case expects some kind of interactive input in order
168       to finish or pass. At the moment, the interactive tests are not
169       run by default. Instead, they are run by hand, like:
170       <programlisting>
171 g++ 27_io/objects/char/3_xin.cc
172 cat 27_io/objects/char/3_xin.in | a.out</programlisting>
173   </listitem>
174 </varlistentry>
175 <varlistentry>
176   <term><filename class="extension">.in</filename></term>
177   <listitem>
178       This file contains the expected input for the corresponding <emphasis>
179       _xin.cc</emphasis> test case.
180   </listitem>
181 </varlistentry>
182 <varlistentry>
183   <term><filename class="extension">_neg.cc</filename></term>
184   <listitem>
185       This test case is expected to fail: it's a negative test. At the
186       moment, these are almost always compile time errors.
187   </listitem>
188 </varlistentry>
189 <varlistentry>
190   <term><filename class="directory">char</filename></term>
191   <listitem>
192       This can either be a directory name or part of a longer file
193       name, and indicates that this file, or the files within this
194       directory are testing the <code>char</code> instantiation of a
195       template.
196   </listitem>
197 </varlistentry>
198 <varlistentry>
199   <term><filename class="directory">wchar_t</filename></term>
200   <listitem>
201       This can either be a directory name or part of a longer file
202       name, and indicates that this file, or the files within this
203       directory are testing the <code>wchar_t</code> instantiation of
204       a template. Some hosts do not support <code>wchar_t</code>
205       functionality, so for these targets, all of these tests will not
206       be run.
207   </listitem>
208 </varlistentry>
209 <varlistentry>
210   <term><filename class="directory">thread</filename></term>
211   <listitem>
212       This can either be a directory name or part of a longer file
213       name, and indicates that this file, or the files within this
214       directory are testing situations where multiple threads are
215       being used.
216   </listitem>
217 </varlistentry>
218 <varlistentry>
219   <term><filename class="directory">performance</filename></term>
220   <listitem>
221       This can either be an enclosing directory name or part of a
222       specific file name. This indicates a test that is used to
223       analyze runtime performance, for performance regression testing,
224       or for other optimization related analysis. At the moment, these
225       test cases are not run by default.
226   </listitem>
227 </varlistentry>
228 </variablelist>
230 </section>
231 </section>
234 <section xml:id="test.run" xreflabel="Running the Testsuite"><info><title>Running the Testsuite</title></info>
237   <section xml:id="test.run.basic"><info><title>Basic</title></info>
240     <para>
241       You can check the status of the build without installing it
242       using the DejaGnu harness, much like the rest of the gcc
243       tools, i.e.
244    <userinput>make check</userinput>
245       in the
246       <filename class="directory"><replaceable>libbuilddir</replaceable></filename>
247       directory, or
248    <userinput>make check-target-libstdc++-v3</userinput>
249        in the
250       <filename class="directory"><replaceable>gccbuilddir</replaceable></filename>
251        directory.
252     </para>
254      <para>
255        These commands are functionally equivalent and will create a
256        '<filename class="directory">testsuite</filename>' directory underneath
257        <filename class="directory"><replaceable>libbuilddir</replaceable></filename>
258        containing the results of the
259        tests. Two results files will be generated:
260        <filename>libstdc++.sum</filename>, which is a PASS/FAIL summary
261        for each test, and
262        <filename>libstdc++.log</filename> which is a log of
263        the exact command-line passed to the compiler, the compiler
264        output, and the executable output (if any) for each test.
265      </para>
267      <para>
268        Archives of test results for various versions and platforms are
269        archived on a daily basis on the <link xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="http://gcc.gnu.org/ml/gcc-testresults/current">gcc-testresults</link>
270        mailing list. Please check there for a similar
271        combination of source version, operating system, and host CPU.
272      </para>
273   </section>
275   <section xml:id="test.run.variations"><info><title>Variations</title></info>
277     <para>
278       There are several options for running tests, including testing
279       the regression tests, testing a subset of the regression tests,
280       testing the performance tests, testing just compilation, testing
281       installed tools, etc. In addition, there is a special rule for
282       checking the exported symbols of the shared library.
283     </para>
284     <para>
285       To debug the DejaGnu test harness during runs, try invoking with a
286       specific argument to the variable <varname>RUNTESTFLAGS</varname>,
287       like so:
288 <programlisting>
289     make check-target-libstdc++-v3 RUNTESTFLAGS="-v"
290 </programlisting>
291       or
292 <programlisting>
293     make check-target-libstdc++-v3 RUNTESTFLAGS="-v -v"
294 </programlisting>
295     </para>
297     <para>
298       To run a subset of the library tests, you can either generate the
299       <filename>testsuite_files</filename> file (described below) by running
300       <userinput>make testsuite_files</userinput> in the
301       <filename class="directory"><replaceable>libbuilddir</replaceable>/testsuite</filename>
302       directory, then edit the
303       file to remove the tests you don't want and then run the testsuite as
304       normal, or you can specify a testsuite and a subset of tests in the
305       <varname>RUNTESTFLAGS</varname> variable.
306     </para>
308     <para>
309       For example, to run only the tests for containers you could use:
311 <programlisting>
312     make check-target-libstdc++-v3 RUNTESTFLAGS="conformance.exp=23_containers/*"
313 </programlisting>
314     </para>
316     <para>
317       When combining this with other options in <varname>RUNTESTFLAGS</varname>
318       the <option>testsuite.exp=testfiles</option> options must come first.
319     </para>
321     <para>
322       There are two ways to run on a simulator: set up <envar>DEJAGNU</envar>
323       to point to a specially crafted <filename>site.exp</filename>,
324       or pass down <option>--target_board</option> flags.
325     </para>
327     <para>
328     Example flags to pass down for various embedded builds are as follows:
330 <programlisting>
331   --target=powerpc-eabisim <emphasis>(libgloss/sim)</emphasis>
332   make check-target-libstdc++-v3 RUNTESTFLAGS="--target_board=powerpc-sim"
334   --target=calmrisc32 <emphasis>(libgloss/sid)</emphasis>
335   make check-target-libstdc++-v3 RUNTESTFLAGS="--target_board=calmrisc32-sid"
337   --target=xscale-elf <emphasis>(newlib/sim)</emphasis>
338   make check-target-libstdc++-v3 RUNTESTFLAGS="--target_board=arm-sim"
339 </programlisting>
340     </para>
342     <para>
343       Also, here is an example of how to run the libstdc++ testsuite
344       for a multilibed build directory with different ABI settings:
346  <programlisting>
347     make check-target-libstdc++-v3 RUNTESTFLAGS='--target_board \"unix{-mabi=32,,-mabi=64}\"'
348 </programlisting>
349     </para>
351     <para>
352       If you wish to run the testsuite in a freestanding configuration, you can
353       pass the <code>-ffreestanding</code> flag.  Doing so will run the tests
354       that do not require hosted features, and emit a
355       <literal>UNSUPPORTED</literal> for those that do.  To run tests in the
356       freestanding configuration, you still need to build for a target you can
357       run programs on, e.g. <code>x86_64-pc-linux-gnu</code>, as a few tests
358       still execute the code they build.  Here's an example of how to run the
359       testsuite with libstdc++ in freestanding mode:
360       <programlisting>
361     make check-target-libstdc++-v3 RUNTESTFLAGS='--target_board=unix/-ffreestanding'
362       </programlisting>
363     </para>
365     <para>
366       You can run the tests with a compiler and library that have
367       already been installed.  Make sure that the compiler (e.g.,
368       <command>g++</command>) is in your <envar>PATH</envar>.  If you are
369       using shared libraries, then you must also ensure that the
370       directory containing the shared version of libstdc++ is in your
371       <envar>LD_LIBRARY_PATH</envar>, or
372       <link linkend="manual.intro.using.linkage.dynamic">equivalent</link>.
373       If your GCC source tree is at
374       <filename class="directory">/path/to/gcc</filename>,
375       then you can run the tests as follows:
377 <programlisting>
378     runtest --tool libstdc++ --srcdir=/path/to/gcc/libstdc++-v3/testsuite
379 </programlisting>
380     </para>
382     <para>
383       The testsuite will create a number of files in the directory in
384       which you run this command,.  Some of those files might use the
385       same name as files created by other testsuites (like the ones
386       for GCC and G++), so you should not try to run all the
387       testsuites in parallel from the same directory.
388     </para>
390     <para>
391       In addition, there are some testing options that are mostly of
392       interest to library maintainers and system integrators. As such,
393       these tests may not work on all CPU and host combinations, and
394       may need to be executed in the
395       <filename class="directory"><replaceable>libbuilddir</replaceable>/testsuite</filename>
396       directory.  These
397       options include, but are not necessarily limited to, the
398       following:
399     </para>
401 <variablelist>
402 <varlistentry>
403    <term><userinput>
404    make testsuite_files
405    </userinput></term>>
407   <listitem>
408   <para>
409     Five files are generated that determine what test files
410     are run. These files are:
412     <variablelist>
413     <varlistentry>
414       <term> <filename>testsuite_files</filename> </term>
415       <listitem>
416          This is a list of all the test cases that will be run. Each
417          test case is on a separate line, given with an absolute path
418          from the
419          <filename class="directory"><replaceable>libsrcdir</replaceable>/testsuite</filename>
420          directory.
421       </listitem>
422     </varlistentry>
424     <varlistentry>
425       <term> <filename>testsuite_files_interactive</filename> </term>
426       <listitem>
427          This is a list of all the interactive test cases, using the
428          same format as the file list above. These tests are not run
429          by default.
430       </listitem>
431     </varlistentry>
433     <varlistentry>
434       <term> <filename>testsuite_files_performance</filename> </term>
435       <listitem>
436          This is a list of all the performance test cases, using the
437          same format as the file list above. These tests are not run
438          by default.
439       </listitem>
440     </varlistentry>
442     <varlistentry>
443       <term> <filename>testsuite_thread</filename> </term>
444       <listitem>
445          This file indicates that the host system can run tests which
446          involved multiple threads.
447       </listitem>
448     </varlistentry>
450     <varlistentry>
451       <term> <filename>testsuite_wchar_t</filename> </term>
452       <listitem>
453          This file indicates that the host system can run the
454          <code>wchar_t</code> tests, and corresponds to the macro
455          definition <literal>_GLIBCXX_USE_WCHAR_T</literal> in the
456          file <filename>c++config.h</filename>.
457       </listitem>
458     </varlistentry>
459     </variablelist>
460   </para>
461   </listitem>
462 </varlistentry>
464 <varlistentry>
465    <term><userinput>
466    make check-abi
467    </userinput></term>>
469    <listitem>
470    <para>
471      The library ABI can be tested. This involves testing the shared
472      library against a baseline list of symbol exports that defines the
473      previous version of the ABI. The tests require that no exported
474      symbols are removed, no new symbols are added to the old symbol
475      versions, and any new symbols have the latest symbol version.
476      See <link linkend="abi.versioning">Versioning</link> for more details
477      of the ABI version history.
478    </para>
479    </listitem>
480 </varlistentry>
482 <varlistentry>
483    <term><userinput>
484    make new-abi-baseline
485    </userinput></term>>
487    <listitem>
488    <para>
489      Generate a new baseline set of symbols exported from the library
490      (written to a file under
491      <filename class="directory"><replaceable>libsrcdir</replaceable>/config/abi/post/<replaceable>target</replaceable>/</filename>).
492      A different baseline symbols file is needed for each architecture and
493      is used by the <literal>check-abi</literal> target described above.
494      The files are usually re-generated by target maintainers for releases.
495    </para>
496    </listitem>
497 </varlistentry>
499 <varlistentry>
500   <term><userinput>
501    make check-compile
502   </userinput></term>>
504    <listitem>
505    <para>
506      This rule compiles, but does not link or execute, the
507      <filename>testsuite_files</filename> test cases and displays the
508      output on stdout.
509    </para>
510    </listitem>
511 </varlistentry>
513 <varlistentry>
514    <term><userinput>
515    make check-performance
516    </userinput></term>>
518    <listitem>
519    <para>
520      This rule runs through the
521      <filename>testsuite_files_performance</filename> test cases and
522      collects information for performance analysis and can be used to
523      spot performance regressions. Various timing information is
524      collected, as well as number of hard page faults, and memory
525      used. This is not run by default, and the implementation is in
526      flux.
527    </para>
528    </listitem>
529 </varlistentry>
531 <varlistentry>
532    <term><userinput>
533    make check-debug
534    </userinput></term>>
536    <listitem>
537    <para>
538      This rule runs through the test suite under the
539      <link linkend="manual.ext.debug_mode">debug mode</link>.
540    </para>
541    </listitem>
542 </varlistentry>
544 <varlistentry>
545    <term><userinput>
546    make check-parallel
547    </userinput></term>>
549    <listitem>
550    <para>
551      This rule runs through the test suite under the
552      <link linkend="manual.ext.parallel_mode">parallel mode</link>.
553    </para>
554    </listitem>
555 </varlistentry>
557 </variablelist>
559    <para>
560       We are interested in any strange failures of the testsuite;
561       please email the main libstdc++ mailing list if you see
562       something odd or have questions.
563    </para>
564   </section>
566   <section xml:id="test.run.permutations"><info><title>Permutations</title></info>
568     <para>
569       The tests will be compiled with a set of default compiler flags defined
570       by the
571       <filename><replaceable>libbuilddir</replaceable>/scripts/testsuite_flags</filename>
572       file, as well as options specified in individual tests. You can run
573       the tests with different options by adding them to the output of
574       the <option>--cxxflags</option> option of that script, or by setting
575       the <varname>CXXFLAGS</varname> variable when running
576       <command>make</command>, or via options for the DejaGnu test framework
577       (described below). The latter approach uses the
578       <option>--target_board</option> option that was shown earlier,
579       but requires DejaGnu version 1.5.3 or newer to work reliably, so that the
580       <literal>dg-options</literal> in the test aren't overridden.
581       For example, to run the tests with
582       <option>-O1 -D_GLIBCXX_ASSERTIONS</option>
583       you could use:
584 <programlisting>    make check RUNTESTFLAGS=--target_board=unix/-O1/-D_GLIBCXX_ASSERTIONS</programlisting>
585     </para>
587     <para>
588       The <option>--target_board</option> option can also be used to run the
589       tests multiple times in different variations. For example, to run the
590       entire testsuite three times using <option>-O3</option> but with
591       different <option>-std</option> options:
592 <programlisting>    make check 'RUNTESTFLAGS=--target_board=unix/-O3\"{-std=gnu++98,-std=gnu++11,-std=gnu++14}\"'</programlisting>
593       N.B. that set of variations could also be written as
594       <literal>unix/-O3\"{-std=gnu++98,-std=gnu++11,}\"</literal> so that
595       the third variation would use the default for <option>-std</option>
596       (which is <option>-std=gnu++14</option> as of GCC 6).
597     </para>
599     <para>
600       Since GCC 14, the libstdc++ testsuite has built-in support for running
601       tests with more than one <option>-std</option>, similar to the G++ tests.
602       Adding <code>set v3_std_list { 11 17 23 }</code> to
603       <filename>~/.dejagnurc</filename> or to a file named by the
604       <envar>DEJAGNU</envar> environment variable will cause every test to
605       be run three times, using a different <option>-std</option> each time.
606       Alternatively, a list of standard versions to test with can be specified
607       as a comma-separated list in the <envar>GLIBCXX_TESTSUITE_STDS</envar>
608       environment variable, e.g. <envar>GLIBCXX_TESTSUITE_STDS=11,17,23</envar>
609       is equivalent to the <code>v3_std_list</code> value above.
610     </para>
612     <para>
613       To run the libstdc++ test suite under the
614       <link linkend="manual.ext.debug_mode">debug mode</link>, use
615       <userinput>make check-debug</userinput>. Alternatively, edit
616       <filename><replaceable>libbuilddir</replaceable>/scripts/testsuite_flags</filename>
617       to add the compile-time flag <option>-D_GLIBCXX_DEBUG</option> to the
618       result printed by the <option>--cxxflags</option>
619       option. Additionally, add the
620       <option>-D_GLIBCXX_DEBUG_PEDANTIC</option> flag to turn on
621       pedantic checking. The libstdc++ test suite should produce
622       the same results under debug mode that it does under release mode:
623       any deviation indicates an error in either the library or the test suite.
624       Note, however, that the number of tests that PASS may change, because
625       some test cases are skipped in normal mode, and some are skipped in
626       debug mode, as determined by the
627       <literal>dg-require-<replaceable>support</replaceable></literal>
628       directives described below.
629     </para>
631     <para>
632       The <link linkend="manual.ext.parallel_mode">parallel
633       mode</link> can be tested using
634       <userinput>make check-parallel</userinput>, or in much the same manner
635       as the debug mode, substituting
636       <option>-D_GLIBCXX_PARALLEL</option> for
637       <option>-D_GLIBCXX_DEBUG</option> in the previous paragraph.
638     </para>
640     <para>
641       Or, just run the testsuite
642       <option>-D_GLIBCXX_DEBUG</option> or <option>-D_GLIBCXX_PARALLEL</option>
643       in <varname>CXXFLAGS</varname> or <varname>RUNTESTFLAGS</varname>.
644     </para>
645   </section>
646 </section>
648 <section xml:id="test.new_tests"><info><title>Writing a new test case</title></info>
651    <para>
652     The first step in making a new test case is to choose the correct
653     directory and file name, given the organization as previously
654     described.
655    </para>
657    <para>
658     Historically all test files were copyright the FSF, and GPL licensed.
659     We no longer require that, because most tests are uninteresting
660     and contain no "original authorship", and so would not be protected
661     by copyright anyway.
662     If you do want to add the FSF copyright notice and GPL licence text,
663     then the first copyright year should correspond to the date
664     the file was checked in to version control. If a test is copied from
665     an existing file it should retain the copyright years from the
666     original file.
667    </para>
669    <para>
670      The DejaGnu instructions say to always return <literal>0</literal>
671      from <function>main</function> to indicate success. Strictly speaking
672      this is redundant in C++, since returning from <function>main</function>
673      is defined to return <literal>0</literal>. Most tests still have an
674      explicit return.
675    </para>
677    <para>
678    A bunch of utility functions and classes have already been
679    abstracted out into the testsuite utility library, <code>
680    libtestc++</code>. To use this functionality, just include the
681    appropriate header file: the library or specific object files will
682    automatically be linked in as part of the testsuite run.
683    </para>
685    <para>
686     Tests that need to perform runtime checks should use the
687     <literal>VERIFY</literal> macro, defined in the
688     <filename class="headerfile">&lt;testsuite_hooks.h&gt;</filename> header.
689     This expands to a custom assertion using
690     <function>__builtin_printf</function> and
691     <function>__builtin_abort</function>
692     (to avoid using <literal>assert</literal> and being affected by
693     <literal>NDEBUG</literal>).
694    </para>
696    <para>
697     Prior to GCC 7.1, <literal>VERIFY</literal> was defined differently.
698     It usually expanded to the standard <literal>assert</literal> macro, but
699     allowed targets to define it to something different. In order to support
700     the alternative expansions of <literal>VERIFY</literal>, before any use
701     of the macro there needed to be a variable called <varname>test</varname>
702     in scope, which was usually defined like so (the attribute avoids
703     warnings about an unused variable):
704     <programlisting>
705     bool test __attribute__((unused)) = true;
706     </programlisting>
707     This is no longer needed, and should not be added to new tests.
708    </para>
710    <para>
711     The testsuite uses the DejaGnu framework to compile and run the tests.
712     Test cases are normal C++ files which contain special directives in
713     comments.  These directives look like <literal>{ dg-* ... }</literal>
714     and tell DejaGnu what to do and what kinds of behavior are to be expected
715     for a test.  The core DejaGnu directives are documented in the
716     <filename>dg.exp</filename> file installed by DejaGnu.
717     The GCC testsuites support additional directives
718     as described in the GCC internals documentation, see <link
719     xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"
720     xlink:href="https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gccint/Directives.html">Syntax
721     and Descriptions of test directives</link>. GCC also defines many <link
722     xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"
723     xlink:href="https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gccint/Effective-Target-Keywords.html">
724     Keywords describing target attributes</link> (a.k.a effective targets)
725     which can be used where a target <replaceable>selector</replaceable> can
726     appear.
727   </para>
729   <para>
730   Some directives commonly used in the libstdc++ testsuite are:
732 <variablelist>
733 <varlistentry>
734   <term><literal>{ dg-do <replaceable>do-what-keyword</replaceable> [{ target/xfail <replaceable>selector</replaceable> }] }</literal></term>
735   <listitem>Where <replaceable>do-what-keyword</replaceable> is usually
736     one of <literal>run</literal> (which is the default),
737     <literal>compile</literal>, or <literal>link</literal>,
738     and typical selectors are targets such as <literal>*-*-gnu*</literal>
739     or an effective target such as <literal>c++11</literal>.
740   </listitem>
741 </varlistentry>
742 <varlistentry>
743   <term><literal>{ dg-require-<replaceable>support</replaceable> args }</literal></term>
744   <listitem>Skip the test if the target does not provide the required support.
745     See below for values of <replaceable>support</replaceable>.
746   </listitem>
747 </varlistentry>
748 <varlistentry>
749   <term><literal>{ dg-options <replaceable>options</replaceable> [{ target <replaceable>selector</replaceable> }] }</literal></term>
750 </varlistentry>
751 <varlistentry>
752   <term><literal>{ dg-error <replaceable>regexp</replaceable> [ <replaceable>comment</replaceable> [{ target/xfail <replaceable>selector</replaceable> } [<replaceable>line</replaceable>] ]] }</literal></term>
753 </varlistentry>
754 <varlistentry>
755   <term><literal>{ dg-excess-errors <replaceable>comment</replaceable> [{ target/xfail <replaceable>selector</replaceable> }] }</literal></term>
756 </varlistentry>
757 </variablelist>
758   For full details of these and other directives see the main GCC DejaGnu
759   documentation in the internals manual.
760   </para>
762   <para>
763     Test cases that use features of a particular C++ standard should specify
764     the minimum required standard as an effective target:
765 <programlisting>    // { dg-do run { target c++11 } }</programlisting>
766     or
767 <programlisting>    // { dg-require-effective-target c++11 }</programlisting>
768     Specifying the minimum required standard for a test allows it to be run
769     using later standards, so that we can verify that C++11 components still
770     work correctly when compiled as C++14 or later. Specifying a minimum also
771     means the test will be skipped if the test is compiled using
772     an older standard, e.g. using
773     <option>RUNTESTFLAGS=--target_board=unix/-std=gnu++98</option>.
774   </para>
776   <para>
777     It is possible to indicate that a test should <emphasis>only</emphasis>
778     be run for a specific standard (and not later standards) using an
779     effective target like <literal>c++11_only</literal>. However, this means
780     the test will be skipped by default unless <option>-std=gnu++11</option>
781     or <option>-std=c++11</option> is explicitly specified, either via a
782     target board, the <varname>v3_std_list</varname> dejagnu variable,
783     or the <envar>GLIBCXX_TESTSUITE_STDS</envar> environment variable.
784     For tests that require a specific standard it is useful to also add a
785     <literal>dg-options</literal> directive:
786 <programlisting>    // { dg-options "-std=gnu++11" }</programlisting>
787     This means the test will not get skipped by default, and will always use
788     the specific standard dialect that the test requires. This isn't needed
789     often, and most tests should use an effective target to specify a
790     minimum standard instead, to allow them to be tested for all
791     possible variations.
792   </para>
794   <para>
795     N.B. when a <literal>dg-options</literal> directive is used, it must come
796     first so dejagnu will include those options when checking against any
797     effective targets in <literal>dg-do</literal> and
798     <literal>dg-require-effective-target</literal> directives.
799   </para>
801   <para>
802     Since GCC 14, tests which depend on a newer standard than the default
803     do not need to specify that standard in a <literal>dg-options</literal>
804     directive. The testsuite will detect when a test requires a newer standard
805     and will automatically add a suitable <option>-std</option> flag.
806   </para>
808   <para>
809     If a testcase requires the use of a strict language dialect, e.g.
810     <option>-std=c++11</option> rather than <option>-std=gnu++11</option>,
811     the following directive will cause that to be used when the testsuite
812     decides which <option>-std</option> options to use for the test:
813 <programlisting>    // { dg-add-options strict_std }</programlisting>
814   </para>
816 <section xml:id="tests.dg.examples"><info><title>Examples of Test Directives</title></info>
818    <para>
819 Example 1: Testing compilation only:
820 <programlisting>
821 // { dg-do compile }
822 </programlisting>
824 Example 2: Testing for expected warnings on line 36, which all targets fail:
825 <programlisting>
826 // { dg-warning "string literals" "" { xfail *-*-* } 36 }
827 </programlisting>
829 Example 3: Testing for expected warnings on line 36:
830 <programlisting>
831 // { dg-warning "string literals" "" { target *-*-* } 36 }
832 </programlisting>
834 Example 4: Testing for compilation errors on line 41:
835 <programlisting>
836 // { dg-do compile }
837 // { dg-error "no match for" "" { target *-*-* } 41 }
838 </programlisting>
840 Example 5: Testing with special command line settings, or without the
841 use of pre-compiled headers, in particular the
842 <filename class="headerfile">stdc++.h.gch</filename> file. Any
843 options here will override the <varname>DEFAULT_CXXFLAGS</varname> and
844 <varname>PCH_CXXFLAGS</varname> set up in the <filename>normal.exp</filename>
845 file:
846 <programlisting>
847 // { dg-options "-O0" { target *-*-* } }
848 </programlisting>
850 Example 6: Compiling and linking a test only for C++14 and later, and only
851 if Debug Mode is active:
852 <programlisting>
853 // { dg-do link { target c++14 } }
854 // { dg-require-debug-mode "" }
855 </programlisting>
857 Example 7: Running a test only on x86 targets, and only for C++11 and later,
858 with specific options, and additional options for 32-bit x86:
859 <programlisting>
860 // { dg-options "-fstrict-enums" }
861 // { dg-additional-options "-march=i486" { target ia32 } }
862 // { dg-do run { target { ia32 || x86_64-*-* } } }
863 // { dg-require-effective-target "c++11" }
864 </programlisting>
865    </para>
867    <para>
868     More examples can be found in the
869     <filename>libstdc++-v3/testsuite/*/*.cc</filename> files.
870    </para>
871 </section>
873 <section xml:id="tests.dg.directives"><info><title>Directives Specific to Libstdc++ Tests</title></info>
875   <para>
876     In addition to the usual <link
877     xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"
878     xlink:href="https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gccint/Require-Support.html">Variants
879     of <literal>dg-require-<replaceable>support</replaceable></literal></link>
880     several more directives are available for use in libstdc++ tests,
881     including the following:
882    </para>
884   <variablelist>
885     <varlistentry><term><literal>dg-require-namedlocale</literal> <replaceable>name</replaceable></term>
886       <listitem><para>The named locale must be available.
887       </para></listitem>
888     </varlistentry>
889     <varlistentry><term><literal>dg-require-debug-mode ""</literal></term>
890       <listitem><para>Skip the test if the Debug Mode is not active
891         (as determined by the <literal>_GLIBCXX_DEBUG</literal> macro).
892       </para></listitem>
893     </varlistentry>
894     <varlistentry><term><literal>dg-require-parallel-mode ""</literal></term>
895       <listitem><para>Skip the test if the Parallel Mode is not active
896         (as determined by the <literal>_GLIBCXX_PARALLEL</literal> macro).
897       </para></listitem>
898     </varlistentry>
899     <varlistentry><term><literal>dg-require-normal-mode ""</literal></term>
900       <listitem><para>Skip the test if Debug or Parallel Mode is active.
901       </para></listitem>
902     </varlistentry>
903     <varlistentry><term><literal>dg-require-atomic-builtins ""</literal></term>
904       <listitem><para>Skip the test if atomic operations on <type>bool</type>
905       and <type>int</type> are not lock-free.
906       </para></listitem>
907     </varlistentry>
908     <varlistentry><term><literal>dg-require-gthreads ""</literal></term>
909       <listitem><para>Skip the test if the C++11 thread library is not
910       supported, as determined by the <literal>_GLIBCXX_HAS_GTHREADS</literal>
911       macro.
912       </para></listitem>
913     </varlistentry>
914     <varlistentry><term><literal>dg-require-gthreads-timed ""</literal></term>
915       <listitem><para>Skip the test if C++11 timed mutexes are not supported,
916       as determined by the <literal>_GLIBCXX_HAS_GTHREADS</literal> and
917       <literal>_GTHREAD_USE_MUTEX_TIMEDLOCK</literal> macros.
918       </para></listitem>
919     </varlistentry>
920     <varlistentry><term><literal>dg-require-string-conversions ""</literal></term>
921       <listitem><para>Skip the test if the C++11 <function>to_string</function>
922       and <function>stoi</function>, <function>stod</function> etc. functions
923       are not fully supported (including wide character versions).
924       </para></listitem>
925     </varlistentry>
926     <varlistentry><term><literal>dg-require-filesystem-ts ""</literal></term>
927       <listitem><para>Skip the test if the Filesystem TS is not supported.
928       </para></listitem>
929     </varlistentry>
930   </variablelist>
931 </section>
933 </section>
936 <section xml:id="test.harness" xreflabel="Test Harness and Utilities"><info><title>Test Harness and Utilities</title></info>
939 <section xml:id="test.harness.dejagnu"><info><title>DejaGnu Harness Details</title></info>
941   <para>
942     Underlying details of testing for conformance and regressions are
943     abstracted via the GNU DejaGnu package. This is similar to the
944     rest of GCC.
945   </para>
948 <para>This is information for those looking at making changes to the testsuite
949 structure, and/or needing to trace DejaGnu's actions with
950 <option>--verbose</option>.
951 This will not be useful to people who are "merely" adding new tests
952 to the existing structure.
953 </para>
955 <para>The first key point when working with DejaGnu is the idea of a "tool".
956 Files, directories, and functions are all implicitly used when they are
957 named after the tool in use.  Here, the tool will always be "libstdc++".
958 </para>
960 <para>The <code>lib</code> subdir contains support routines.  The
961 <code>lib/libstdc++.exp</code> file ("support library") is loaded
962 automagically, and must explicitly load the others.  For example, files can
963 be copied from the core compiler's support directory into <code>lib</code>.
964 </para>
966 <para>Some routines in <code>lib/libstdc++.exp</code> are callbacks, some are
967 our own.  Callbacks must be prefixed with the name of the tool.  To easily
968 distinguish the others, by convention our own routines are named "v3-*".
969 </para>
971 <para>The next key point when working with DejaGnu is "test files".  Any
972 directory whose name starts with the tool name will be searched for test files.
973 (We have only one.)  In those directories, any <code>.exp</code> file is
974 considered a test file, and will be run in turn.  Our main test file is called
975 <code>normal.exp</code>; it runs all the tests in testsuite_files using the
976 callbacks loaded from the support library.
977 </para>
979 <para>The <code>config</code> directory is searched for any particular "target
980 board" information unique to this library.  This is currently unused and sets
981 only default variables.
982 </para>
984 </section>
986 <section xml:id="test.harness.utils"><info><title>Utilities</title></info>
988   <para>
989   </para>
990   <para>
991    The testsuite directory also contains some files that implement
992    functionality that is intended to make writing test cases easier,
993    or to avoid duplication, or to provide error checking in a way that
994    is consistent across platforms and test harnesses. A stand-alone
995    executable, called <emphasis>abi_check</emphasis>, and a static
996    library called <emphasis>libtestc++</emphasis> are
997    constructed. Both of these items are not installed, and only used
998    during testing.
999   </para>
1001   <para>
1002   These files include the following functionality:
1003   </para>
1005   <itemizedlist>
1006      <listitem>
1007        <para>
1008        <emphasis>testsuite_abi.h</emphasis>,
1009        <emphasis>testsuite_abi.cc</emphasis>,
1010        <emphasis>testsuite_abi_check.cc</emphasis>
1011        </para>
1012        <para>
1013         Creates the executable <emphasis>abi_check</emphasis>.
1014         Used to check correctness of symbol versioning, visibility of
1015         exported symbols, and compatibility on symbols in the shared
1016         library, for hosts that support this feature. More information
1017         can be found in the ABI documentation <link linkend="appendix.porting.abi">here</link>
1018        </para>
1019      </listitem>
1020      <listitem>
1021        <para>
1022        <emphasis>testsuite_allocator.h</emphasis>,
1023        <emphasis>testsuite_allocator.cc</emphasis>
1024        </para>
1025        <para>
1026         Contains specialized allocators that keep track of construction
1027         and destruction. Also, support for overriding global new and
1028         delete operators, including verification that new and delete
1029         are called during execution, and that allocation over max_size
1030         fails.
1031        </para>
1032      </listitem>
1033      <listitem>
1034        <para>
1035        <emphasis>testsuite_character.h</emphasis>
1036        </para>
1037        <para>
1038         Contains <code>std::char_traits</code> and
1039         <code>std::codecvt</code> specializations for a user-defined
1040         POD.
1041        </para>
1042      </listitem>
1043      <listitem>
1044        <para>
1045        <emphasis>testsuite_hooks.h</emphasis>,
1046        <emphasis>testsuite_hooks.cc</emphasis>
1047        </para>
1048        <para>
1049        A large number of utilities, including:
1050        </para>
1051        <itemizedlist>
1052          <listitem><para>VERIFY</para></listitem>
1053          <listitem><para>set_memory_limits</para></listitem>
1054          <listitem><para>verify_demangle</para></listitem>
1055          <listitem><para>run_tests_wrapped_locale</para></listitem>
1056          <listitem><para>run_tests_wrapped_env</para></listitem>
1057          <listitem><para>try_named_locale</para></listitem>
1058          <listitem><para>try_mkfifo</para></listitem>
1059          <listitem><para>func_callback</para></listitem>
1060          <listitem><para>counter</para></listitem>
1061          <listitem><para>copy_tracker</para></listitem>
1062          <listitem><para>copy_constructor</para></listitem>
1063          <listitem><para>assignment_operator</para></listitem>
1064          <listitem><para>destructor</para></listitem>
1065          <listitem>
1066          <para>pod_char, pod_int and associated char_traits specializations</para>
1067          </listitem>
1068        </itemizedlist>
1069      </listitem>
1070      <listitem>
1071        <para>
1072          <emphasis>testsuite_io.h</emphasis>
1073        </para>
1074        <para>
1075        Error, exception, and constraint checking for
1076        <code>std::streambuf, std::basic_stringbuf, std::basic_filebuf</code>.
1077        </para>
1078      </listitem>
1079      <listitem>
1080        <para>
1081          <emphasis>testsuite_iterators.h</emphasis>
1082        </para>
1083        <para>
1084          Wrappers for various iterators.
1085        </para>
1086      </listitem>
1087      <listitem>
1088        <para>
1089          <emphasis>testsuite_performance.h</emphasis>
1090        </para>
1091        <para>
1092        A number of class abstractions for performance counters, and
1093        reporting functions including:
1094        </para>
1095       <itemizedlist>
1096          <listitem><para>time_counter</para></listitem>
1097          <listitem><para>resource_counter</para></listitem>
1098          <listitem><para>report_performance</para></listitem>
1099       </itemizedlist>
1100      </listitem>
1101   </itemizedlist>
1102 </section>
1104 </section>
1106 <section xml:id="test.special"><info><title>Special Topics</title></info>
1109 <section xml:id="test.exception.safety"><info><title>
1110   Qualifying Exception Safety Guarantees
1111   <indexterm>
1112     <primary>Test</primary>
1113     <secondary>Exception Safety</secondary>
1114   </indexterm>
1115 </title></info>
1118 <section xml:id="test.exception.safety.overview"><info><title>Overview</title></info>
1121        <para>
1122          Testing is composed of running a particular test sequence,
1123          and looking at what happens to the surrounding code when
1124          exceptions are thrown. Each test is composed of measuring
1125          initial state, executing a particular sequence of code under
1126          some instrumented conditions, measuring a final state, and
1127          then examining the differences between the two states.
1128        </para>
1130        <para>
1131          Test sequences are composed of constructed code sequences
1132          that exercise a particular function or member function, and
1133          either confirm no exceptions were generated, or confirm the
1134          consistency/coherency of the test subject in the event of a
1135          thrown exception.
1136        </para>
1138        <para>
1139          Random code paths can be constructed using the basic test
1140          sequences and instrumentation as above, only combined in a
1141          random or pseudo-random way.
1142        </para>
1144        <para> To compute the code paths that throw, test instruments
1145          are used that throw on allocation events
1146          (<classname>__gnu_cxx::throw_allocator_random</classname>
1147          and <classname>__gnu_cxx::throw_allocator_limit</classname>)
1148          and copy, assignment, comparison, increment, swap, and
1149          various operators
1150          (<classname>__gnu_cxx::throw_type_random</classname>
1151          and <classname>__gnu_cxx::throw_type_limit</classname>). Looping
1152          through a given test sequence and conditionally throwing in
1153          all instrumented places.  Then, when the test sequence
1154          completes without an exception being thrown, assume all
1155          potential error paths have been exercised in a sequential
1156          manner.
1157        </para>
1158 </section>
1161 <section xml:id="test.exception.safety.status"><info><title>
1162     Existing tests
1163 </title></info>
1166   <itemizedlist>
1167      <listitem>
1168        <para>
1169          Ad Hoc
1170        </para>
1171        <para>
1172          For example,
1173          <filename>testsuite/23_containers/list/modifiers/3.cc</filename>.
1174        </para>
1175      </listitem>
1177      <listitem>
1178        <para>
1179          Policy Based Data Structures
1180        </para>
1181        <para>
1182          For example, take the test
1183          functor <classname>rand_reg_test</classname> in
1184          in <filename>testsuite/ext/pb_ds/regression/tree_no_data_map_rand.cc</filename>. This uses <classname>container_rand_regression_test</classname> in
1185 <filename>testsuite/util/regression/rand/assoc/container_rand_regression_test.h</filename>.
1187        </para>
1189        <para>
1190          Which has several tests for container member functions,
1191 Includes control and test container objects. Configuration includes
1192 random seed, iterations, number of distinct values, and the
1193 probability that an exception will be thrown. Assumes instantiating
1194 container uses an extension
1195 allocator, <classname>__gnu_cxx::throw_allocator_random</classname>,
1196 as the allocator type.
1197        </para>
1198      </listitem>
1200      <listitem>
1201        <para>
1202          C++11 Container Requirements.
1203        </para>
1205        <para>
1206          Coverage is currently limited to testing container
1207          requirements for exception safety,
1208          although <classname>__gnu_cxx::throw_type</classname> meets
1209          the additional type requirements for testing numeric data
1210          structures and instantiating algorithms.
1211        </para>
1213        <para>
1214          Of particular interest is extending testing to algorithms and
1215          then to parallel algorithms. Also io and locales.
1216        </para>
1218        <para>
1219          The test instrumentation should also be extended to add
1220          instrumentation to <classname>iterator</classname>
1221          and <classname>const_iterator</classname> types that throw
1222          conditionally on iterator operations.
1223        </para>
1224      </listitem>
1225   </itemizedlist>
1226 </section>
1229 <section xml:id="test.exception.safety.containers"><info><title>
1230 C++11 Requirements Test Sequence Descriptions
1231 </title></info>
1234   <itemizedlist>
1235      <listitem>
1236        <para>
1237          Basic
1238        </para>
1240        <para>
1241          Basic consistency on exception propagation tests. For
1242          each container, an object of that container is constructed,
1243          a specific member function is exercised in
1244          a <literal>try</literal> block, and then any thrown
1245          exceptions lead to error checking in the appropriate
1246          <literal>catch</literal> block. The container's use of
1247          resources is compared to the container's use prior to the
1248          test block. Resource monitoring is limited to allocations
1249          made through the container's <type>allocator_type</type>,
1250          which should be sufficient for container data
1251          structures. Included in these tests are member functions
1252          are <type>iterator</type> and <type>const_iterator</type>
1253          operations, <function>pop_front</function>, <function>pop_back</function>, <function>push_front</function>, <function>push_back</function>, <function>insert</function>, <function>erase</function>, <function>swap</function>, <function>clear</function>,
1254          and <function>rehash</function>. The container in question is
1255          instantiated with two instrumented template arguments,
1256          with <classname>__gnu_cxx::throw_allocator_limit</classname>
1257          as the allocator type, and
1258          with <classname>__gnu_cxx::throw_type_limit</classname> as
1259          the value type. This allows the test to loop through
1260          conditional throw points.
1261        </para>
1263      <para>
1264          The general form is demonstrated in
1265          <filename>testsuite/23_containers/list/requirements/exception/basic.cc
1266          </filename>. The instantiating test object is <classname>__gnu_test::basic_safety</classname> and is detailed in <filename>testsuite/util/exception/safety.h</filename>.
1267        </para>
1268      </listitem>
1271      <listitem>
1272        <para>
1273          Generation Prohibited
1274        </para>
1276        <para>
1277          Exception generation tests. For each container, an object of
1278          that container is constructed and all member functions
1279          required to not throw exceptions are exercised. Included in
1280          these tests are member functions
1281          are <type>iterator</type> and <type>const_iterator</type> operations, <function>erase</function>, <function>pop_front</function>, <function>pop_back</function>, <function>swap</function>,
1282          and <function>clear</function>. The container in question is
1283          instantiated with two instrumented template arguments,
1284          with <classname>__gnu_cxx::throw_allocator_random</classname>
1285          as the allocator type, and
1286          with <classname>__gnu_cxx::throw_type_random</classname> as
1287          the value type. This test does not loop, an instead is sudden
1288          death: first error fails.
1289        </para>
1290        <para>
1291          The general form is demonstrated in
1292          <filename>testsuite/23_containers/list/requirements/exception/generation_prohibited.cc
1293          </filename>. The instantiating test object is <classname>__gnu_test::generation_prohibited</classname> and is detailed in <filename>testsuite/util/exception/safety.h</filename>.
1294        </para>
1295      </listitem>
1298      <listitem>
1299        <para>
1300          Propagation Consistent
1301        </para>
1303        <para>
1304          Container rollback on exception propagation tests. For
1305          each container, an object of that container is constructed,
1306          a specific member function that requires rollback to a previous
1307          known good state is exercised in
1308          a <literal>try</literal> block, and then any thrown
1309          exceptions lead to error checking in the appropriate
1310          <literal>catch</literal> block. The container is compared to
1311          the container's last known good state using such parameters
1312          as size, contents, and iterator references. Included in these
1313          tests are member functions
1314          are <function>push_front</function>, <function>push_back</function>, <function>insert</function>,
1315          and <function>rehash</function>. The container in question is
1316          instantiated with two instrumented template arguments,
1317          with <classname>__gnu_cxx::throw_allocator_limit</classname>
1318          as the allocator type, and
1319          with <classname>__gnu_cxx::throw_type_limit</classname> as
1320          the value type. This allows the test to loop through
1321          conditional throw points.
1322        </para>
1324        <para>
1325          The general form demonstrated in
1326          <filename>testsuite/23_containers/list/requirements/exception/propagation_coherent.cc
1327          </filename>. The instantiating test object is <classname>__gnu_test::propagation_coherent</classname> and is detailed in <filename>testsuite/util/exception/safety.h</filename>.
1328        </para>
1329      </listitem>
1330   </itemizedlist>
1332 </section>
1334 </section>
1336 </section>
1338 </section>