]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - README.md
explain arument passing in the docs
[rust.git] / README.md
1 # Miri [![Build Status](https://travis-ci.org/solson/miri.svg?branch=master)](https://travis-ci.org/solson/miri) [![Windows build status](https://ci.appveyor.com/api/projects/status/github/solson/miri?svg=true)](https://ci.appveyor.com/project/solson63299/miri)
2
3
4 An experimental interpreter for [Rust][rust]'s
5 [mid-level intermediate representation][mir] (MIR).  It can run binaries and
6 test suites of cargo projects and detect certain classes of undefined behavior,
7 for example:
8
9 * Out-of-bounds memory accesses and use-after-free
10 * Invalid use of uninitialized data
11 * Violation of intrinsic preconditions (an [`unreachable_unchecked`] being
12   reached, calling [`copy_nonoverlapping`] with overlapping ranges, ...)
13 * Not sufficiently aligned memory accesses and references
14 * Violation of basic type invariants (a `bool` that is not 0 or 1, for example,
15   or an invalid enum discriminant)
16 * WIP: Violations of the rules governing aliasing for reference types
17
18 [rust]: https://www.rust-lang.org/
19 [mir]: https://github.com/rust-lang/rfcs/blob/master/text/1211-mir.md
20 [`unreachable_unchecked`]: https://doc.rust-lang.org/stable/std/hint/fn.unreachable_unchecked.html
21 [`copy_nonoverlapping`]: https://doc.rust-lang.org/stable/std/ptr/fn.copy_nonoverlapping.html
22
23
24 ## Running Miri on your own project('s test suite)
25
26 Install Miri as a cargo subcommand:
27
28 ```sh
29 cargo +nightly install --force --git https://github.com/solson/miri miri
30 ```
31
32 If this does not work, try using the nightly version given in
33 [this file](https://raw.githubusercontent.com/solson/miri/master/rust-version). CI
34 should ensure that this nightly always works.
35
36 You have to use a consistent Rust version for building miri and your project, so
37 remember to either always specify the nightly version manually (like in the
38 example above), overriding it in your project directory as well, or use `rustup
39 default nightly` (or `rustup default nightly-YYYY-MM-DD`) to globally make
40 `nightly` the default toolchain.
41
42 Now you can run your project in Miri:
43
44 1. Run `cargo clean` to eliminate any cached dependencies.  Miri needs your
45    dependencies to be compiled the right way, that would not happen if they have
46    previously already been compiled.
47 2. To run all tests in your project through Miri, use `cargo +nightly miri test`.
48 3. If you have a binary project, you can run it through Miri using `cargo
49    +nightly miri run`.
50
51 You can pass arguments to Miri after the first `--`, and pass arguments to the
52 interpreted program or test suite after the second `--`.  For example, `cargo
53 +nightly miri run -- -Zmiri-disable-validation` runs the program without
54 validation of basic type invariants and references.  `cargo +nightly miri test
55 -- -- filter` passes `filter` to the test suite the same way `cargo test filter`
56 would.
57
58 When running code via `cargo miri`, the `miri` config flag is set.  You can
59 use this to exclude test cases that will fail under Miri because they do things
60 Miri does not support:
61
62 ```rust
63 #[cfg(not(miri))]
64 #[test]
65 fn does_not_work_on_miri() {
66     let x = 0u8;
67     assert!(&x as *const _ as usize % 4 < 4);
68 }
69 ```
70
71 ### Common Problems
72
73 When using the above instructions, you may encounter a number of confusing compiler
74 errors.
75
76 #### "found possibly newer version of crate `std` which `<dependency>` depends on"
77
78 Your build directory may contain artifacts from an earlier build that have/have
79 not been built for Miri. Run `cargo clean` before switching from non-Miri to
80 Miri builds and vice-versa.
81
82 #### "found crate `std` compiled by an incompatible version of rustc"
83
84 You may be running `cargo miri` with a different compiler version than the one
85 used to build the custom libstd that Miri uses, and Miri failed to detect that.
86 Try deleting `~/.cache/miri`.
87
88 ## Development and Debugging
89
90 If you want to hack on miri yourself, great!  Here are some resources you might
91 find useful.
92
93 ### Using a nightly rustc
94
95 Miri heavily relies on internal rustc interfaces to execute MIR.  Still, some
96 things (like adding support for a new intrinsic) can be done by working just on
97 the Miri side.
98
99 To prepare, make sure you are using a nightly Rust compiler.  The most
100 convenient way is to install Miri using cargo, then you can easily run it on
101 other projects:
102
103 ```sh
104 cargo +nightly install --path "$DIR" --force # or the nightly in `rust-version`
105 cargo +nightly miri setup
106 ```
107
108 If you want to use a different libstd (not the one that comes with the
109 nightly), you can do that by running
110
111 ```sh
112 XARGO_RUST_SRC=~/src/rust/rustc/src/ cargo +nightly miri setup
113 ```
114
115 Either way, you can now do `cargo +nightly miri run` to run Miri with your
116 local changes on whatever project you are debugging.
117
118 (We are giving `+nightly` explicitly here all the time because it is important
119 that all of these commands get executed with the same toolchain.)
120
121 `cargo miri setup` should end in printing the directory where the libstd was
122 built.  For the next step to work, set that as your `MIRI_SYSROOT` environment
123 variable:
124
125 ```sh
126 export MIRI_SYSROOT=~/.cache/miri/HOST # or whatever the previous command said
127 ```
128
129 ### Testing Miri
130
131 Instead of running an entire project using `cargo miri`, you can also use the
132 Miri "driver" directly to run just a single file.  That can be easier during
133 debugging.
134
135 ```sh
136 cargo run tests/run-pass/format.rs # or whatever test you like
137 ```
138
139 You can also run the test suite with `cargo test --release`.  `cargo test
140 --release FILTER` only runs those tests that contain `FILTER` in their filename
141 (including the base directory, e.g. `cargo test --release fail` will run all
142 compile-fail tests).  We recommend using `--release` to make test running take
143 less time.
144
145 Now you are set up!  You can write a failing test case, and tweak miri until it
146 fails no more.
147 You can get a trace of which MIR statements are being executed by setting the
148 `MIRI_LOG` environment variable.  For example:
149
150 ```sh
151 MIRI_LOG=info cargo run tests/run-pass/vecs.rs
152 ```
153
154 Setting `MIRI_LOG` like this will configure logging for miri itself as well as
155 the `rustc::mir::interpret` and `rustc_mir::interpret` modules in rustc.  You
156 can also do more targeted configuration, e.g. to debug the stacked borrows
157 implementation:
158 ```sh
159 MIRI_LOG=rustc_mir::interpret=info,miri::stacked_borrows cargo run tests/run-pass/vecs.rs
160 ```
161
162 In addition, you can set `MIRI_BACKTRACE=1` to get a backtrace of where an
163 evaluation error was originally created.
164
165
166 ### Using a locally built rustc
167
168 Since the heart of Miri (the main interpreter engine) lives in rustc, working on
169 Miri will often require using a locally built rustc.  The bug you want to fix
170 may actually be on the rustc side, or you just need to get more detailed trace
171 of the execution than what is possible with release builds -- in both cases, you
172 should develop miri against a rustc you compiled yourself, with debug assertions
173 (and hence tracing) enabled.
174
175 The setup for a local rustc works as follows:
176 ```sh
177 git clone https://github.com/rust-lang/rust/ rustc
178 cd rustc
179 cp config.toml.example config.toml
180 # Now edit `config.toml` and set `debug-assertions = true` and `test-miri = true`.
181 # The latter is important to build libstd with the right flags for miri.
182 # This step can take 30 minutes and more.
183 ./x.py build src/rustc
184 # If you change something, you can get a faster rebuild by doing
185 ./x.py --keep-stage 0 build src/rustc
186 # You may have to change the architecture in the next command
187 rustup toolchain link custom build/x86_64-unknown-linux-gnu/stage2
188 # Now cd to your Miri directory, then configure rustup
189 rustup override set custom
190 ```
191
192 With this, you should now have a working development setup!  See
193 ["Testing Miri"](#testing-miri) above for how to proceed.
194
195 Running `cargo miri` in this setup is a bit more complicated, because the Miri
196 binary you just created does not actually run without some enviroment variables.
197 But you can contort cargo into calling `cargo miri` the right way for you:
198
199 ```sh
200 # in some other project's directory, to run `cargo miri test`:
201 MIRI_SYSROOT=$(rustc +custom --print sysroot) cargo +custom run --manifest-path /path/to/miri/Cargo.toml --bin cargo-miri --release -- miri test
202 ```
203
204 ### Miri `-Z` flags and environment variables
205
206 Several `-Z` flags are relevant for Miri:
207
208 * `-Zmir-opt-level` controls how many MIR optimizations are performed.  miri
209   overrides the default to be `0`; be advised that using any higher level can
210   make miri miss bugs in your program because they got optimized away.
211 * `-Zalways-encode-mir` makes rustc dump MIR even for completely monomorphic
212   functions.  This is needed so that miri can execute such functions, so miri
213   sets this flag per default.
214 * `-Zmiri-disable-validation` is a custom `-Z` flag added by miri.  It disables
215   enforcing the validity invariant, which is enforced by default.  This is
216   mostly useful for debugging; it means miri will miss bugs in your program.
217
218 Moreover, Miri recognizes some environment variables:
219
220 * `MIRI_SYSROOT` (recognized by `miri`, `cargo miri` and the test suite)
221   indicates the sysroot to use.
222 * `MIRI_TARGET` (recognized by the test suite) indicates which target
223   architecture to test against.  `miri` and `cargo miri` accept the `--target`
224   flag for the same purpose.
225
226 ## Contributing and getting help
227
228 Check out the issues on this GitHub repository for some ideas. There's lots that
229 needs to be done that I haven't documented in the issues yet, however. For more
230 ideas or help with running or hacking on Miri, you can open an issue here on
231 GitHub or contact us (`oli-obk` and `RalfJ`) on the [Rust Zulip].
232
233 [Rust Zulip]: https://rust-lang.zulipchat.com
234
235 ## History
236
237 This project began as part of an undergraduate research course in 2015 by
238 @solson at the [University of Saskatchewan][usask].  There are [slides] and a
239 [report] available from that project.  In 2016, @oli-obk joined to prepare miri
240 for eventually being used as const evaluator in the Rust compiler itself
241 (basically, for `const` and `static` stuff), replacing the old evaluator that
242 worked directly on the AST.  In 2017, @RalfJung did an internship with Mozilla
243 and began developing miri towards a tool for detecting undefined behavior, and
244 also using miri as a way to explore the consequences of various possible
245 definitions for undefined behavior in Rust.  @oli-obk's move of the miri engine
246 into the compiler finally came to completion in early 2018.  Meanwhile, later
247 that year, @RalfJung did a second internship, developing miri further with
248 support for checking basic type invariants and verifying that references are
249 used according to their aliasing restrictions.
250
251 [usask]: https://www.usask.ca/
252 [slides]: https://solson.me/miri-slides.pdf
253 [report]: https://solson.me/miri-report.pdf
254
255 ## License
256
257 Licensed under either of
258   * Apache License, Version 2.0 ([LICENSE-APACHE](LICENSE-APACHE) or
259     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0)
260   * MIT license ([LICENSE-MIT](LICENSE-MIT) or
261     http://opensource.org/licenses/MIT) at your option.
262
263 ### Contribution
264
265 Unless you explicitly state otherwise, any contribution intentionally submitted
266 for inclusion in the work by you shall be dual licensed as above, without any
267 additional terms or conditions.