src/eval.rs

   1 //! Main evaluator loop and setting up the initial stack frame.
   2
   3 use rand::rngs::StdRng;
   4 use rand::SeedableRng;
   5
   6 use rustc::hir::def_id::DefId;
   7 use rustc::ty::layout::{Align, LayoutOf, Size};
   8 use rustc::ty::{self, TyCtxt};
   9 use syntax::source_map::DUMMY_SP;
  10
  11 use crate::{
  12     struct_error, EnvVars, Evaluator, FnVal, HelpersEvalContextExt, InterpCx, InterpError,
  13     InterpResult, MemoryExtra, MiriMemoryKind, Pointer, Scalar, StackPopCleanup, Tag,
  14     TlsEvalContextExt,
  15 };
  16
  17 /// Configuration needed to spawn a Miri instance.
  18 #[derive(Clone)]
  19 pub struct MiriConfig {
  20     /// Determine if validity checking and Stacked Borrows are enabled.
  21     pub validate: bool,
  22     /// Determines if communication with the host environment is enabled.
  23     pub communicate: bool,
  24     /// Environment variables that should always be isolated from the host.
  25     pub excluded_env_vars: Vec<String>,
  26     /// Command-line arguments passed to the interpreted program.
  27     pub args: Vec<String>,
  28     /// The seed to use when non-determinism or randomness are required (e.g. ptr-to-int cast, `getrandom()`).
  29     pub seed: Option<u64>,
  30 }
  31
  32 // Used by priroda.
  33 pub fn create_ecx<'mir, 'tcx: 'mir>(
  34     tcx: TyCtxt<'tcx>,
  35     main_id: DefId,
  36     config: MiriConfig,
  37 ) -> InterpResult<'tcx, InterpCx<'mir, 'tcx, Evaluator<'tcx>>> {
  38     let mut ecx = InterpCx::new(
  39         tcx.at(syntax::source_map::DUMMY_SP),
  40         ty::ParamEnv::reveal_all(),
  41         Evaluator::new(config.communicate),
  42         MemoryExtra::new(
  43             StdRng::seed_from_u64(config.seed.unwrap_or(0)),
  44             config.validate,
  45         ),
  46     );
  47     // Complete initialization.
  48     EnvVars::init(&mut ecx, config.excluded_env_vars);
  49
  50     // Setup first stack-frame
  51     let main_instance = ty::Instance::mono(ecx.tcx.tcx, main_id);
  52     let main_mir = ecx.load_mir(main_instance.def, None)?;
  53
  54     if !main_mir.return_ty().is_unit() || main_mir.arg_count != 0 {
  55         throw_unsup_format!("miri does not support main functions without `fn()` type signatures");
  56     }
  57
  58     let start_id = tcx.lang_items().start_fn().unwrap();
  59     let main_ret_ty = tcx.fn_sig(main_id).output();
  60     let main_ret_ty = main_ret_ty.no_bound_vars().unwrap();
  61     let start_instance = ty::Instance::resolve(
  62         ecx.tcx.tcx,
  63         ty::ParamEnv::reveal_all(),
  64         start_id,
  65         ecx.tcx
  66             .mk_substs(::std::iter::once(ty::subst::GenericArg::from(main_ret_ty))),
  67     )
  68     .unwrap();
  69     let start_mir = ecx.load_mir(start_instance.def, None)?;
  70
  71     if start_mir.arg_count != 3 {
  72         bug!(
  73             "'start' lang item should have three arguments, but has {}",
  74             start_mir.arg_count
  75         );
  76     }
  77
  78     // Return value (in static memory so that it does not count as leak).
  79     let ret = ecx.layout_of(start_mir.return_ty())?;
  80     let ret_ptr = ecx.allocate(ret, MiriMemoryKind::Static.into());
  81
  82     // Push our stack frame.
  83     ecx.push_stack_frame(
  84         start_instance,
  85         // There is no call site.
  86         DUMMY_SP,
  87         start_mir,
  88         Some(ret_ptr.into()),
  89         StackPopCleanup::None { cleanup: true },
  90     )?;
  91
  92     let mut args = ecx.frame().body.args_iter();
  93
  94     // First argument: pointer to `main()`.
  95     let main_ptr = ecx
  96         .memory
  97         .create_fn_alloc(FnVal::Instance(main_instance));
  98     let dest = ecx.local_place(args.next().unwrap())?;
  99     ecx.write_scalar(Scalar::Ptr(main_ptr), dest)?;
 100
 101     // Second argument (argc): `1`.
 102     let dest = ecx.local_place(args.next().unwrap())?;
 103     let argc = Scalar::from_uint(config.args.len() as u128, dest.layout.size);
 104     ecx.write_scalar(argc, dest)?;
 105     // Store argc for macOS's `_NSGetArgc`.
 106     {
 107         let argc_place = ecx.allocate(dest.layout, MiriMemoryKind::Env.into());
 108         ecx.write_scalar(argc, argc_place.into())?;
 109         ecx.machine.argc = Some(argc_place.ptr.to_ptr()?);
 110     }
 111
 112     // Third argument (`argv`): created from `config.args`.
 113     let dest = ecx.local_place(args.next().unwrap())?;
 114     // For Windows, construct a command string with all the aguments.
 115     let mut cmd = String::new();
 116     for arg in config.args.iter() {
 117         if !cmd.is_empty() {
 118             cmd.push(' ');
 119         }
 120         cmd.push_str(&*shell_escape::windows::escape(arg.as_str().into()));
 121     }
 122     // Don't forget `0` terminator.
 123     cmd.push(std::char::from_u32(0).unwrap());
 124     // Collect the pointers to the individual strings.
 125     let mut argvs = Vec::<Pointer<Tag>>::new();
 126     for arg in config.args {
 127         // Add `0` terminator.
 128         let mut arg = arg.into_bytes();
 129         arg.push(0);
 130         argvs.push(
 131             ecx.memory
 132                 .allocate_static_bytes(arg.as_slice(), MiriMemoryKind::Static.into()),
 133         );
 134     }
 135     // Make an array with all these pointers, in the Miri memory.
 136     let argvs_layout = ecx.layout_of(
 137         ecx.tcx
 138             .mk_array(ecx.tcx.mk_imm_ptr(ecx.tcx.types.u8), argvs.len() as u64),
 139     )?;
 140     let argvs_place = ecx.allocate(argvs_layout, MiriMemoryKind::Env.into());
 141     for (idx, arg) in argvs.into_iter().enumerate() {
 142         let place = ecx.mplace_field(argvs_place, idx as u64)?;
 143         ecx.write_scalar(Scalar::Ptr(arg), place.into())?;
 144     }
 145     ecx.memory
 146         .mark_immutable(argvs_place.ptr.assert_ptr().alloc_id)?;
 147     // Write a pointer to that place as the argument.
 148     let argv = argvs_place.ptr;
 149     ecx.write_scalar(argv, dest)?;
 150     // Store `argv` for macOS `_NSGetArgv`.
 151     {
 152         let argv_place = ecx.allocate(dest.layout, MiriMemoryKind::Env.into());
 153         ecx.write_scalar(argv, argv_place.into())?;
 154         ecx.machine.argv = Some(argv_place.ptr.to_ptr()?);
 155     }
 156     // Store command line as UTF-16 for Windows `GetCommandLineW`.
 157     {
 158         let cmd_utf16: Vec<u16> = cmd.encode_utf16().collect();
 159         let cmd_ptr = ecx.memory.allocate(
 160             Size::from_bytes(cmd_utf16.len() as u64 * 2),
 161             Align::from_bytes(2).unwrap(),
 162             MiriMemoryKind::Env.into(),
 163         );
 164         ecx.machine.cmd_line = Some(cmd_ptr);
 165         // Store the UTF-16 string. We just allocated so we know the bounds are fine.
 166         let char_size = Size::from_bytes(2);
 167         let cmd_alloc = ecx.memory.get_mut(cmd_ptr.alloc_id)?;
 168         let mut cur_ptr = cmd_ptr;
 169         for &c in cmd_utf16.iter() {
 170             cmd_alloc.write_scalar(
 171                 &*ecx.tcx,
 172                 cur_ptr,
 173                 Scalar::from_uint(c, char_size).into(),
 174                 char_size,
 175             )?;
 176             cur_ptr = cur_ptr.offset(char_size, &*ecx.tcx)?;
 177         }
 178     }
 179
 180     assert!(
 181         args.next().is_none(),
 182         "start lang item has more arguments than expected"
 183     );
 184
 185     // Set the last_error to 0
 186     let errno_layout = ecx.layout_of(ecx.tcx.types.u32)?;
 187     let errno_place = ecx.allocate(errno_layout, MiriMemoryKind::Static.into());
 188     ecx.write_scalar(Scalar::from_u32(0), errno_place.into())?;
 189     let errno_ptr = ecx.check_mplace_access(errno_place.into(), Some(Size::from_bits(32)))?;
 190     ecx.machine.last_error = errno_ptr;
 191
 192     Ok(ecx)
 193 }
 194
 195 pub fn eval_main<'tcx>(tcx: TyCtxt<'tcx>, main_id: DefId, config: MiriConfig) {
 196     let mut ecx = match create_ecx(tcx, main_id, config) {
 197         Ok(ecx) => ecx,
 198         Err(mut err) => {
 199             err.print_backtrace();
 200             panic!("Miri initialziation error: {}", err.kind)
 201         }
 202     };
 203
 204     // Perform the main execution.
 205     let res: InterpResult<'_> = (|| {
 206         ecx.run()?;
 207         ecx.run_tls_dtors()
 208     })();
 209
 210     // Process the result.
 211     match res {
 212         Ok(()) => {
 213             let leaks = ecx.memory.leak_report();
 214             // Disable the leak test on some platforms where we do not
 215             // correctly implement TLS destructors.
 216             let target_os = ecx.tcx.tcx.sess.target.target.target_os.to_lowercase();
 217             let ignore_leaks = target_os == "windows" || target_os == "macos";
 218             if !ignore_leaks && leaks != 0 {
 219                 tcx.sess.err("the evaluated program leaked memory");
 220             }
 221         }
 222         Err(mut e) => {
 223             // Special treatment for some error kinds
 224             let msg = match e.kind {
 225                 InterpError::Exit(code) => std::process::exit(code),
 226                 err_unsup!(NoMirFor(..)) =>
 227                     format!("{}. Did you set `MIRI_SYSROOT` to a Miri-enabled sysroot? You can prepare one with `cargo miri setup`.", e),
 228                 _ => e.to_string()
 229             };
 230             e.print_backtrace();
 231             if let Some(frame) = ecx.stack().last() {
 232                 let block = &frame.body.basic_blocks()[frame.block];
 233                 let span = if frame.stmt < block.statements.len() {
 234                     block.statements[frame.stmt].source_info.span
 235                 } else {
 236                     block.terminator().source_info.span
 237                 };
 238
 239                 let msg = format!("Miri evaluation error: {}", msg);
 240                 let mut err = struct_error(ecx.tcx.tcx.at(span), msg.as_str());
 241                 let frames = ecx.generate_stacktrace(None);
 242                 err.span_label(span, msg);
 243                 // We iterate with indices because we need to look at the next frame (the caller).
 244                 for idx in 0..frames.len() {
 245                     let frame_info = &frames[idx];
 246                     let call_site_is_local = frames.get(idx + 1).map_or(false, |caller_info| {
 247                         caller_info.instance.def_id().is_local()
 248                     });
 249                     if call_site_is_local {
 250                         err.span_note(frame_info.call_site, &frame_info.to_string());
 251                     } else {
 252                         err.note(&frame_info.to_string());
 253                     }
 254                 }
 255                 err.emit();
 256             } else {
 257                 ecx.tcx.sess.err(&msg);
 258             }
 259
 260             for (i, frame) in ecx.stack().iter().enumerate() {
 261                 trace!("-------------------");
 262                 trace!("Frame {}", i);
 263                 trace!("    return: {:?}", frame.return_place.map(|p| *p));
 264                 for (i, local) in frame.locals.iter().enumerate() {
 265                     trace!("    local {}: {:?}", i, local.value);
 266                 }
 267             }
 268         }
 269     }
 270 }