[llvm-exegesis] Program should succeed if benchmark returns StringError.
[llvm-core.git] / docs / CommandGuide / FileCheck.rst
blob9078f65e01c52ec27510600da6d3414ff243c43a
1 FileCheck - Flexible pattern matching file verifier
2 ===================================================
4 SYNOPSIS
5 --------
7 :program:`FileCheck` *match-filename* [*--check-prefix=XXX*] [*--strict-whitespace*]
9 DESCRIPTION
10 -----------
12 :program:`FileCheck` reads two files (one from standard input, and one
13 specified on the command line) and uses one to verify the other.  This
14 behavior is particularly useful for the testsuite, which wants to verify that
15 the output of some tool (e.g. :program:`llc`) contains the expected information
16 (for example, a movsd from esp or whatever is interesting).  This is similar to
17 using :program:`grep`, but it is optimized for matching multiple different
18 inputs in one file in a specific order.
20 The ``match-filename`` file specifies the file that contains the patterns to
21 match.  The file to verify is read from standard input unless the
22 :option:`--input-file` option is used.
24 OPTIONS
25 -------
27 .. option:: -help
29  Print a summary of command line options.
31 .. option:: --check-prefix prefix
33  FileCheck searches the contents of ``match-filename`` for patterns to
34  match.  By default, these patterns are prefixed with "``CHECK:``".
35  If you'd like to use a different prefix (e.g. because the same input
36  file is checking multiple different tool or options), the
37  :option:`--check-prefix` argument allows you to specify one or more
38  prefixes to match. Multiple prefixes are useful for tests which might
39  change for different run options, but most lines remain the same.
41 .. option:: --check-prefixes prefix1,prefix2,...
43  An alias of :option:`--check-prefix` that allows multiple prefixes to be
44  specified as a comma separated list.
46 .. option:: --input-file filename
48   File to check (defaults to stdin).
50 .. option:: --match-full-lines
52  By default, FileCheck allows matches of anywhere on a line. This
53  option will require all positive matches to cover an entire
54  line. Leading and trailing whitespace is ignored, unless
55  :option:`--strict-whitespace` is also specified. (Note: negative
56  matches from ``CHECK-NOT`` are not affected by this option!)
58  Passing this option is equivalent to inserting ``{{^ *}}`` or
59  ``{{^}}`` before, and ``{{ *$}}`` or ``{{$}}`` after every positive
60  check pattern.
62 .. option:: --strict-whitespace
64  By default, FileCheck canonicalizes input horizontal whitespace (spaces and
65  tabs) which causes it to ignore these differences (a space will match a tab).
66  The :option:`--strict-whitespace` argument disables this behavior. End-of-line
67  sequences are canonicalized to UNIX-style ``\n`` in all modes.
69 .. option:: --implicit-check-not check-pattern
71   Adds implicit negative checks for the specified patterns between positive
72   checks. The option allows writing stricter tests without stuffing them with
73   ``CHECK-NOT``\ s.
75   For example, "``--implicit-check-not warning:``" can be useful when testing
76   diagnostic messages from tools that don't have an option similar to ``clang
77   -verify``. With this option FileCheck will verify that input does not contain
78   warnings not covered by any ``CHECK:`` patterns.
80 .. option:: --enable-var-scope
82   Enables scope for regex variables.
84   Variables with names that start with ``$`` are considered global and
85   remain set throughout the file.
87   All other variables get undefined after each encountered ``CHECK-LABEL``.
89 .. option:: -D<VAR=VALUE>
91   Sets a filecheck variable ``VAR`` with value ``VALUE`` that can be used in
92   ``CHECK:`` lines.
94 .. option:: -version
96  Show the version number of this program.
98 EXIT STATUS
99 -----------
101 If :program:`FileCheck` verifies that the file matches the expected contents,
102 it exits with 0.  Otherwise, if not, or if an error occurs, it will exit with a
103 non-zero value.
105 TUTORIAL
106 --------
108 FileCheck is typically used from LLVM regression tests, being invoked on the RUN
109 line of the test.  A simple example of using FileCheck from a RUN line looks
110 like this:
112 .. code-block:: llvm
114    ; RUN: llvm-as < %s | llc -march=x86-64 | FileCheck %s
116 This syntax says to pipe the current file ("``%s``") into ``llvm-as``, pipe
117 that into ``llc``, then pipe the output of ``llc`` into ``FileCheck``.  This
118 means that FileCheck will be verifying its standard input (the llc output)
119 against the filename argument specified (the original ``.ll`` file specified by
120 "``%s``").  To see how this works, let's look at the rest of the ``.ll`` file
121 (after the RUN line):
123 .. code-block:: llvm
125    define void @sub1(i32* %p, i32 %v) {
126    entry:
127    ; CHECK: sub1:
128    ; CHECK: subl
129            %0 = tail call i32 @llvm.atomic.load.sub.i32.p0i32(i32* %p, i32 %v)
130            ret void
131    }
133    define void @inc4(i64* %p) {
134    entry:
135    ; CHECK: inc4:
136    ; CHECK: incq
137            %0 = tail call i64 @llvm.atomic.load.add.i64.p0i64(i64* %p, i64 1)
138            ret void
139    }
141 Here you can see some "``CHECK:``" lines specified in comments.  Now you can
142 see how the file is piped into ``llvm-as``, then ``llc``, and the machine code
143 output is what we are verifying.  FileCheck checks the machine code output to
144 verify that it matches what the "``CHECK:``" lines specify.
146 The syntax of the "``CHECK:``" lines is very simple: they are fixed strings that
147 must occur in order.  FileCheck defaults to ignoring horizontal whitespace
148 differences (e.g. a space is allowed to match a tab) but otherwise, the contents
149 of the "``CHECK:``" line is required to match some thing in the test file exactly.
151 One nice thing about FileCheck (compared to grep) is that it allows merging
152 test cases together into logical groups.  For example, because the test above
153 is checking for the "``sub1:``" and "``inc4:``" labels, it will not match
154 unless there is a "``subl``" in between those labels.  If it existed somewhere
155 else in the file, that would not count: "``grep subl``" matches if "``subl``"
156 exists anywhere in the file.
158 The FileCheck -check-prefix option
159 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
161 The FileCheck `-check-prefix` option allows multiple test
162 configurations to be driven from one `.ll` file.  This is useful in many
163 circumstances, for example, testing different architectural variants with
164 :program:`llc`.  Here's a simple example:
166 .. code-block:: llvm
168    ; RUN: llvm-as < %s | llc -mtriple=i686-apple-darwin9 -mattr=sse41 \
169    ; RUN:              | FileCheck %s -check-prefix=X32
170    ; RUN: llvm-as < %s | llc -mtriple=x86_64-apple-darwin9 -mattr=sse41 \
171    ; RUN:              | FileCheck %s -check-prefix=X64
173    define <4 x i32> @pinsrd_1(i32 %s, <4 x i32> %tmp) nounwind {
174            %tmp1 = insertelement <4 x i32>; %tmp, i32 %s, i32 1
175            ret <4 x i32> %tmp1
176    ; X32: pinsrd_1:
177    ; X32:    pinsrd $1, 4(%esp), %xmm0
179    ; X64: pinsrd_1:
180    ; X64:    pinsrd $1, %edi, %xmm0
181    }
183 In this case, we're testing that we get the expected code generation with
184 both 32-bit and 64-bit code generation.
186 The "CHECK-NEXT:" directive
187 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
189 Sometimes you want to match lines and would like to verify that matches
190 happen on exactly consecutive lines with no other lines in between them.  In
191 this case, you can use "``CHECK:``" and "``CHECK-NEXT:``" directives to specify
192 this.  If you specified a custom check prefix, just use "``<PREFIX>-NEXT:``".
193 For example, something like this works as you'd expect:
195 .. code-block:: llvm
197    define void @t2(<2 x double>* %r, <2 x double>* %A, double %B) {
198         %tmp3 = load <2 x double>* %A, align 16
199         %tmp7 = insertelement <2 x double> undef, double %B, i32 0
200         %tmp9 = shufflevector <2 x double> %tmp3,
201                                <2 x double> %tmp7,
202                                <2 x i32> < i32 0, i32 2 >
203         store <2 x double> %tmp9, <2 x double>* %r, align 16
204         ret void
206    ; CHECK:          t2:
207    ; CHECK:             movl    8(%esp), %eax
208    ; CHECK-NEXT:        movapd  (%eax), %xmm0
209    ; CHECK-NEXT:        movhpd  12(%esp), %xmm0
210    ; CHECK-NEXT:        movl    4(%esp), %eax
211    ; CHECK-NEXT:        movapd  %xmm0, (%eax)
212    ; CHECK-NEXT:        ret
213    }
215 "``CHECK-NEXT:``" directives reject the input unless there is exactly one
216 newline between it and the previous directive.  A "``CHECK-NEXT:``" cannot be
217 the first directive in a file.
219 The "CHECK-SAME:" directive
220 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
222 Sometimes you want to match lines and would like to verify that matches happen
223 on the same line as the previous match.  In this case, you can use "``CHECK:``"
224 and "``CHECK-SAME:``" directives to specify this.  If you specified a custom
225 check prefix, just use "``<PREFIX>-SAME:``".
227 "``CHECK-SAME:``" is particularly powerful in conjunction with "``CHECK-NOT:``"
228 (described below).
230 For example, the following works like you'd expect:
232 .. code-block:: llvm
234    !0 = !DILocation(line: 5, scope: !1, inlinedAt: !2)
236    ; CHECK:       !DILocation(line: 5,
237    ; CHECK-NOT:               column:
238    ; CHECK-SAME:              scope: ![[SCOPE:[0-9]+]]
240 "``CHECK-SAME:``" directives reject the input if there are any newlines between
241 it and the previous directive.  A "``CHECK-SAME:``" cannot be the first
242 directive in a file.
244 The "CHECK-NOT:" directive
245 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
247 The "``CHECK-NOT:``" directive is used to verify that a string doesn't occur
248 between two matches (or before the first match, or after the last match).  For
249 example, to verify that a load is removed by a transformation, a test like this
250 can be used:
252 .. code-block:: llvm
254    define i8 @coerce_offset0(i32 %V, i32* %P) {
255      store i32 %V, i32* %P
257      %P2 = bitcast i32* %P to i8*
258      %P3 = getelementptr i8* %P2, i32 2
260      %A = load i8* %P3
261      ret i8 %A
262    ; CHECK: @coerce_offset0
263    ; CHECK-NOT: load
264    ; CHECK: ret i8
265    }
267 The "CHECK-DAG:" directive
268 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
270 If it's necessary to match strings that don't occur in a strictly sequential
271 order, "``CHECK-DAG:``" could be used to verify them between two matches (or
272 before the first match, or after the last match). For example, clang emits
273 vtable globals in reverse order. Using ``CHECK-DAG:``, we can keep the checks
274 in the natural order:
276 .. code-block:: c++
278     // RUN: %clang_cc1 %s -emit-llvm -o - | FileCheck %s
280     struct Foo { virtual void method(); };
281     Foo f;  // emit vtable
282     // CHECK-DAG: @_ZTV3Foo =
284     struct Bar { virtual void method(); };
285     Bar b;
286     // CHECK-DAG: @_ZTV3Bar =
288 ``CHECK-NOT:`` directives could be mixed with ``CHECK-DAG:`` directives to
289 exclude strings between the surrounding ``CHECK-DAG:`` directives. As a result,
290 the surrounding ``CHECK-DAG:`` directives cannot be reordered, i.e. all
291 occurrences matching ``CHECK-DAG:`` before ``CHECK-NOT:`` must not fall behind
292 occurrences matching ``CHECK-DAG:`` after ``CHECK-NOT:``. For example,
294 .. code-block:: llvm
296    ; CHECK-DAG: BEFORE
297    ; CHECK-NOT: NOT
298    ; CHECK-DAG: AFTER
300 This case will reject input strings where ``BEFORE`` occurs after ``AFTER``.
302 With captured variables, ``CHECK-DAG:`` is able to match valid topological
303 orderings of a DAG with edges from the definition of a variable to its use.
304 It's useful, e.g., when your test cases need to match different output
305 sequences from the instruction scheduler. For example,
307 .. code-block:: llvm
309    ; CHECK-DAG: add [[REG1:r[0-9]+]], r1, r2
310    ; CHECK-DAG: add [[REG2:r[0-9]+]], r3, r4
311    ; CHECK:     mul r5, [[REG1]], [[REG2]]
313 In this case, any order of that two ``add`` instructions will be allowed.
315 If you are defining `and` using variables in the same ``CHECK-DAG:`` block,
316 be aware that the definition rule can match `after` its use.
318 So, for instance, the code below will pass:
320 .. code-block:: text
322   ; CHECK-DAG: vmov.32 [[REG2:d[0-9]+]][0]
323   ; CHECK-DAG: vmov.32 [[REG2]][1]
324   vmov.32 d0[1]
325   vmov.32 d0[0]
327 While this other code, will not:
329 .. code-block:: text
331   ; CHECK-DAG: vmov.32 [[REG2:d[0-9]+]][0]
332   ; CHECK-DAG: vmov.32 [[REG2]][1]
333   vmov.32 d1[1]
334   vmov.32 d0[0]
336 While this can be very useful, it's also dangerous, because in the case of
337 register sequence, you must have a strong order (read before write, copy before
338 use, etc). If the definition your test is looking for doesn't match (because
339 of a bug in the compiler), it may match further away from the use, and mask
340 real bugs away.
342 In those cases, to enforce the order, use a non-DAG directive between DAG-blocks.
344 The "CHECK-LABEL:" directive
345 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
347 Sometimes in a file containing multiple tests divided into logical blocks, one
348 or more ``CHECK:`` directives may inadvertently succeed by matching lines in a
349 later block. While an error will usually eventually be generated, the check
350 flagged as causing the error may not actually bear any relationship to the
351 actual source of the problem.
353 In order to produce better error messages in these cases, the "``CHECK-LABEL:``"
354 directive can be used. It is treated identically to a normal ``CHECK``
355 directive except that FileCheck makes an additional assumption that a line
356 matched by the directive cannot also be matched by any other check present in
357 ``match-filename``; this is intended to be used for lines containing labels or
358 other unique identifiers. Conceptually, the presence of ``CHECK-LABEL`` divides
359 the input stream into separate blocks, each of which is processed independently,
360 preventing a ``CHECK:`` directive in one block matching a line in another block.
361 If ``--enable-var-scope`` is in effect, all local variables are cleared at the
362 beginning of the block.
364 For example,
366 .. code-block:: llvm
368   define %struct.C* @C_ctor_base(%struct.C* %this, i32 %x) {
369   entry:
370   ; CHECK-LABEL: C_ctor_base:
371   ; CHECK: mov [[SAVETHIS:r[0-9]+]], r0
372   ; CHECK: bl A_ctor_base
373   ; CHECK: mov r0, [[SAVETHIS]]
374     %0 = bitcast %struct.C* %this to %struct.A*
375     %call = tail call %struct.A* @A_ctor_base(%struct.A* %0)
376     %1 = bitcast %struct.C* %this to %struct.B*
377     %call2 = tail call %struct.B* @B_ctor_base(%struct.B* %1, i32 %x)
378     ret %struct.C* %this
379   }
381   define %struct.D* @D_ctor_base(%struct.D* %this, i32 %x) {
382   entry:
383   ; CHECK-LABEL: D_ctor_base:
385 The use of ``CHECK-LABEL:`` directives in this case ensures that the three
386 ``CHECK:`` directives only accept lines corresponding to the body of the
387 ``@C_ctor_base`` function, even if the patterns match lines found later in
388 the file. Furthermore, if one of these three ``CHECK:`` directives fail,
389 FileCheck will recover by continuing to the next block, allowing multiple test
390 failures to be detected in a single invocation.
392 There is no requirement that ``CHECK-LABEL:`` directives contain strings that
393 correspond to actual syntactic labels in a source or output language: they must
394 simply uniquely match a single line in the file being verified.
396 ``CHECK-LABEL:`` directives cannot contain variable definitions or uses.
398 FileCheck Pattern Matching Syntax
399 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
401 All FileCheck directives take a pattern to match.
402 For most uses of FileCheck, fixed string matching is perfectly sufficient.  For
403 some things, a more flexible form of matching is desired.  To support this,
404 FileCheck allows you to specify regular expressions in matching strings,
405 surrounded by double braces: ``{{yourregex}}``. FileCheck implements a POSIX
406 regular expression matcher; it supports Extended POSIX regular expressions
407 (ERE). Because we want to use fixed string matching for a majority of what we
408 do, FileCheck has been designed to support mixing and matching fixed string
409 matching with regular expressions.  This allows you to write things like this:
411 .. code-block:: llvm
413    ; CHECK: movhpd      {{[0-9]+}}(%esp), {{%xmm[0-7]}}
415 In this case, any offset from the ESP register will be allowed, and any xmm
416 register will be allowed.
418 Because regular expressions are enclosed with double braces, they are
419 visually distinct, and you don't need to use escape characters within the double
420 braces like you would in C.  In the rare case that you want to match double
421 braces explicitly from the input, you can use something ugly like
422 ``{{[{][{]}}`` as your pattern.
424 FileCheck Variables
425 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
427 It is often useful to match a pattern and then verify that it occurs again
428 later in the file.  For codegen tests, this can be useful to allow any register,
429 but verify that that register is used consistently later.  To do this,
430 :program:`FileCheck` allows named variables to be defined and substituted into
431 patterns.  Here is a simple example:
433 .. code-block:: llvm
435    ; CHECK: test5:
436    ; CHECK:    notw     [[REGISTER:%[a-z]+]]
437    ; CHECK:    andw     {{.*}}[[REGISTER]]
439 The first check line matches a regex ``%[a-z]+`` and captures it into the
440 variable ``REGISTER``.  The second line verifies that whatever is in
441 ``REGISTER`` occurs later in the file after an "``andw``".  :program:`FileCheck`
442 variable references are always contained in ``[[ ]]`` pairs, and their names can
443 be formed with the regex ``[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*``.  If a colon follows the name,
444 then it is a definition of the variable; otherwise, it is a use.
446 :program:`FileCheck` variables can be defined multiple times, and uses always
447 get the latest value.  Variables can also be used later on the same line they
448 were defined on. For example:
450 .. code-block:: llvm
452     ; CHECK: op [[REG:r[0-9]+]], [[REG]]
454 Can be useful if you want the operands of ``op`` to be the same register,
455 and don't care exactly which register it is.
457 If ``--enable-var-scope`` is in effect, variables with names that
458 start with ``$`` are considered to be global. All others variables are
459 local.  All local variables get undefined at the beginning of each
460 CHECK-LABEL block. Global variables are not affected by CHECK-LABEL.
461 This makes it easier to ensure that individual tests are not affected
462 by variables set in preceding tests.
464 FileCheck Expressions
465 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
467 Sometimes there's a need to verify output which refers line numbers of the
468 match file, e.g. when testing compiler diagnostics.  This introduces a certain
469 fragility of the match file structure, as "``CHECK:``" lines contain absolute
470 line numbers in the same file, which have to be updated whenever line numbers
471 change due to text addition or deletion.
473 To support this case, FileCheck allows using ``[[@LINE]]``,
474 ``[[@LINE+<offset>]]``, ``[[@LINE-<offset>]]`` expressions in patterns. These
475 expressions expand to a number of the line where a pattern is located (with an
476 optional integer offset).
478 This way match patterns can be put near the relevant test lines and include
479 relative line number references, for example:
481 .. code-block:: c++
483    // CHECK: test.cpp:[[@LINE+4]]:6: error: expected ';' after top level declarator
484    // CHECK-NEXT: {{^int a}}
485    // CHECK-NEXT: {{^     \^}}
486    // CHECK-NEXT: {{^     ;}}
487    int a
489 Matching Newline Characters
490 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
492 To match newline characters in regular expressions the character class
493 ``[[:space:]]`` can be used. For example, the following pattern:
495 .. code-block:: c++
497    // CHECK: DW_AT_location [DW_FORM_sec_offset] ([[DLOC:0x[0-9a-f]+]]){{[[:space:]].*}}"intd"
499 matches output of the form (from llvm-dwarfdump):
501 .. code-block:: text
503        DW_AT_location [DW_FORM_sec_offset]   (0x00000233)
504        DW_AT_name [DW_FORM_strp]  ( .debug_str[0x000000c9] = "intd")
506 letting us set the :program:`FileCheck` variable ``DLOC`` to the desired value 
507 ``0x00000233``, extracted from the line immediately preceding "``intd``".