Documentation/dev-tools/coccinelle.rst

   1 .. Copyright 2010 Nicolas Palix <npalix@diku.dk>
   2 .. Copyright 2010 Julia Lawall <julia@diku.dk>
   3 .. Copyright 2010 Gilles Muller <Gilles.Muller@lip6.fr>
   4
   5 .. highlight:: none
   6
   7 Coccinelle
   8 ==========
   9
  10 Coccinelle is a tool for pattern matching and text transformation that has
  11 many uses in kernel development, including the application of complex,
  12 tree-wide patches and detection of problematic programming patterns.
  13
  14 Getting Coccinelle
  15 -------------------
  16
  17 The semantic patches included in the kernel use features and options
  18 which are provided by Coccinelle version 1.0.0-rc11 and above.
  19 Using earlier versions will fail as the option names used by
  20 the Coccinelle files and coccicheck have been updated.
  21
  22 Coccinelle is available through the package manager
  23 of many distributions, e.g. :
  24
  25  - Debian
  26  - Fedora
  27  - Ubuntu
  28  - OpenSUSE
  29  - Arch Linux
  30  - NetBSD
  31  - FreeBSD
  32
  33 You can get the latest version released from the Coccinelle homepage at
  34 http://coccinelle.lip6.fr/
  35
  36 Information and tips about Coccinelle are also provided on the wiki
  37 pages at http://cocci.ekstranet.diku.dk/wiki/doku.php
  38
  39 Once you have it, run the following command::
  40
  41         ./configure
  42         make
  43
  44 as a regular user, and install it with::
  45
  46         sudo make install
  47
  48 Supplemental documentation
  49 ---------------------------
  50
  51 For supplemental documentation refer to the wiki:
  52
  53 https://bottest.wiki.kernel.org/coccicheck
  54
  55 The wiki documentation always refers to the linux-next version of the script.
  56
  57 Using Coccinelle on the Linux kernel
  58 ------------------------------------
  59
  60 A Coccinelle-specific target is defined in the top level
  61 Makefile. This target is named ``coccicheck`` and calls the ``coccicheck``
  62 front-end in the ``scripts`` directory.
  63
  64 Four basic modes are defined: ``patch``, ``report``, ``context``, and
  65 ``org``. The mode to use is specified by setting the MODE variable with
  66 ``MODE=<mode>``.
  67
  68 - ``patch`` proposes a fix, when possible.
  69
  70 - ``report`` generates a list in the following format:
  71   file:line:column-column: message
  72
  73 - ``context`` highlights lines of interest and their context in a
  74   diff-like style.Lines of interest are indicated with ``-``.
  75
  76 - ``org`` generates a report in the Org mode format of Emacs.
  77
  78 Note that not all semantic patches implement all modes. For easy use
  79 of Coccinelle, the default mode is "report".
  80
  81 Two other modes provide some common combinations of these modes.
  82
  83 - ``chain`` tries the previous modes in the order above until one succeeds.
  84
  85 - ``rep+ctxt`` runs successively the report mode and the context mode.
  86   It should be used with the C option (described later)
  87   which checks the code on a file basis.
  88
  89 Examples
  90 ~~~~~~~~
  91
  92 To make a report for every semantic patch, run the following command::
  93
  94                 make coccicheck MODE=report
  95
  96 To produce patches, run::
  97
  98                 make coccicheck MODE=patch
  99
 100
 101 The coccicheck target applies every semantic patch available in the
 102 sub-directories of ``scripts/coccinelle`` to the entire Linux kernel.
 103
 104 For each semantic patch, a commit message is proposed.  It gives a
 105 description of the problem being checked by the semantic patch, and
 106 includes a reference to Coccinelle.
 107
 108 As any static code analyzer, Coccinelle produces false
 109 positives. Thus, reports must be carefully checked, and patches
 110 reviewed.
 111
 112 To enable verbose messages set the V= variable, for example::
 113
 114    make coccicheck MODE=report V=1
 115
 116 Coccinelle parallelization
 117 ---------------------------
 118
 119 By default, coccicheck tries to run as parallel as possible. To change
 120 the parallelism, set the J= variable. For example, to run across 4 CPUs::
 121
 122    make coccicheck MODE=report J=4
 123
 124 As of Coccinelle 1.0.2 Coccinelle uses Ocaml parmap for parallelization,
 125 if support for this is detected you will benefit from parmap parallelization.
 126
 127 When parmap is enabled coccicheck will enable dynamic load balancing by using
 128 ``--chunksize 1`` argument, this ensures we keep feeding threads with work
 129 one by one, so that we avoid the situation where most work gets done by only
 130 a few threads. With dynamic load balancing, if a thread finishes early we keep
 131 feeding it more work.
 132
 133 When parmap is enabled, if an error occurs in Coccinelle, this error
 134 value is propagated back, the return value of the ``make coccicheck``
 135 captures this return value.
 136
 137 Using Coccinelle with a single semantic patch
 138 ---------------------------------------------
 139
 140 The optional make variable COCCI can be used to check a single
 141 semantic patch. In that case, the variable must be initialized with
 142 the name of the semantic patch to apply.
 143
 144 For instance::
 145
 146         make coccicheck COCCI=<my_SP.cocci> MODE=patch
 147
 148 or::
 149
 150         make coccicheck COCCI=<my_SP.cocci> MODE=report
 151
 152
 153 Controlling Which Files are Processed by Coccinelle
 154 ---------------------------------------------------
 155
 156 By default the entire kernel source tree is checked.
 157
 158 To apply Coccinelle to a specific directory, ``M=`` can be used.
 159 For example, to check drivers/net/wireless/ one may write::
 160
 161     make coccicheck M=drivers/net/wireless/
 162
 163 To apply Coccinelle on a file basis, instead of a directory basis, the
 164 following command may be used::
 165
 166     make C=1 CHECK="scripts/coccicheck"
 167
 168 To check only newly edited code, use the value 2 for the C flag, i.e.::
 169
 170     make C=2 CHECK="scripts/coccicheck"
 171
 172 In these modes, which works on a file basis, there is no information
 173 about semantic patches displayed, and no commit message proposed.
 174
 175 This runs every semantic patch in scripts/coccinelle by default. The
 176 COCCI variable may additionally be used to only apply a single
 177 semantic patch as shown in the previous section.
 178
 179 The "report" mode is the default. You can select another one with the
 180 MODE variable explained above.
 181
 182 Debugging Coccinelle SmPL patches
 183 ---------------------------------
 184
 185 Using coccicheck is best as it provides in the spatch command line
 186 include options matching the options used when we compile the kernel.
 187 You can learn what these options are by using V=1, you could then
 188 manually run Coccinelle with debug options added.
 189
 190 Alternatively you can debug running Coccinelle against SmPL patches
 191 by asking for stderr to be redirected to stderr, by default stderr
 192 is redirected to /dev/null, if you'd like to capture stderr you
 193 can specify the ``DEBUG_FILE="file.txt"`` option to coccicheck. For
 194 instance::
 195
 196     rm -f cocci.err
 197     make coccicheck COCCI=scripts/coccinelle/free/kfree.cocci MODE=report DEBUG_FILE=cocci.err
 198     cat cocci.err
 199
 200 You can use SPFLAGS to add debugging flags, for instance you may want to
 201 add both --profile --show-trying to SPFLAGS when debugging. For instance
 202 you may want to use::
 203
 204     rm -f err.log
 205     export COCCI=scripts/coccinelle/misc/irqf_oneshot.cocci
 206     make coccicheck DEBUG_FILE="err.log" MODE=report SPFLAGS="--profile --show-trying" M=./drivers/mfd/arizona-irq.c
 207
 208 err.log will now have the profiling information, while stdout will
 209 provide some progress information as Coccinelle moves forward with
 210 work.
 211
 212 DEBUG_FILE support is only supported when using coccinelle >= 1.0.2.
 213
 214 .cocciconfig support
 215 --------------------
 216
 217 Coccinelle supports reading .cocciconfig for default Coccinelle options that
 218 should be used every time spatch is spawned, the order of precedence for
 219 variables for .cocciconfig is as follows:
 220
 221 - Your current user's home directory is processed first
 222 - Your directory from which spatch is called is processed next
 223 - The directory provided with the --dir option is processed last, if used
 224
 225 Since coccicheck runs through make, it naturally runs from the kernel
 226 proper dir, as such the second rule above would be implied for picking up a
 227 .cocciconfig when using ``make coccicheck``.
 228
 229 ``make coccicheck`` also supports using M= targets.If you do not supply
 230 any M= target, it is assumed you want to target the entire kernel.
 231 The kernel coccicheck script has::
 232
 233     if [ "$KBUILD_EXTMOD" = "" ] ; then
 234         OPTIONS="--dir $srctree $COCCIINCLUDE"
 235     else
 236         OPTIONS="--dir $KBUILD_EXTMOD $COCCIINCLUDE"
 237     fi
 238
 239 KBUILD_EXTMOD is set when an explicit target with M= is used. For both cases
 240 the spatch --dir argument is used, as such third rule applies when whether M=
 241 is used or not, and when M= is used the target directory can have its own
 242 .cocciconfig file. When M= is not passed as an argument to coccicheck the
 243 target directory is the same as the directory from where spatch was called.
 244
 245 If not using the kernel's coccicheck target, keep the above precedence
 246 order logic of .cocciconfig reading. If using the kernel's coccicheck target,
 247 override any of the kernel's .coccicheck's settings using SPFLAGS.
 248
 249 We help Coccinelle when used against Linux with a set of sensible defaults
 250 options for Linux with our own Linux .cocciconfig. This hints to coccinelle
 251 git can be used for ``git grep`` queries over coccigrep. A timeout of 200
 252 seconds should suffice for now.
 253
 254 The options picked up by coccinelle when reading a .cocciconfig do not appear
 255 as arguments to spatch processes running on your system, to confirm what
 256 options will be used by Coccinelle run::
 257
 258       spatch --print-options-only
 259
 260 You can override with your own preferred index option by using SPFLAGS. Take
 261 note that when there are conflicting options Coccinelle takes precedence for
 262 the last options passed. Using .cocciconfig is possible to use idutils, however
 263 given the order of precedence followed by Coccinelle, since the kernel now
 264 carries its own .cocciconfig, you will need to use SPFLAGS to use idutils if
 265 desired. See below section "Additional flags" for more details on how to use
 266 idutils.
 267
 268 Additional flags
 269 ----------------
 270
 271 Additional flags can be passed to spatch through the SPFLAGS
 272 variable. This works as Coccinelle respects the last flags
 273 given to it when options are in conflict. ::
 274
 275     make SPFLAGS=--use-glimpse coccicheck
 276
 277 Coccinelle supports idutils as well but requires coccinelle >= 1.0.6.
 278 When no ID file is specified coccinelle assumes your ID database file
 279 is in the file .id-utils.index on the top level of the kernel, coccinelle
 280 carries a script scripts/idutils_index.sh which creates the database with::
 281
 282     mkid -i C --output .id-utils.index
 283
 284 If you have another database filename you can also just symlink with this
 285 name. ::
 286
 287     make SPFLAGS=--use-idutils coccicheck
 288
 289 Alternatively you can specify the database filename explicitly, for
 290 instance::
 291
 292     make SPFLAGS="--use-idutils /full-path/to/ID" coccicheck
 293
 294 See ``spatch --help`` to learn more about spatch options.
 295
 296 Note that the ``--use-glimpse`` and ``--use-idutils`` options
 297 require external tools for indexing the code. None of them is
 298 thus active by default. However, by indexing the code with
 299 one of these tools, and according to the cocci file used,
 300 spatch could proceed the entire code base more quickly.
 301
 302 SmPL patch specific options
 303 ---------------------------
 304
 305 SmPL patches can have their own requirements for options passed
 306 to Coccinelle. SmPL patch specific options can be provided by
 307 providing them at the top of the SmPL patch, for instance::
 308
 309         // Options: --no-includes --include-headers
 310
 311 SmPL patch Coccinelle requirements
 312 ----------------------------------
 313
 314 As Coccinelle features get added some more advanced SmPL patches
 315 may require newer versions of Coccinelle. If an SmPL patch requires
 316 at least a version of Coccinelle, this can be specified as follows,
 317 as an example if requiring at least Coccinelle >= 1.0.5::
 318
 319         // Requires: 1.0.5
 320
 321 Proposing new semantic patches
 322 -------------------------------
 323
 324 New semantic patches can be proposed and submitted by kernel
 325 developers. For sake of clarity, they should be organized in the
 326 sub-directories of ``scripts/coccinelle/``.
 327
 328
 329 Detailed description of the ``report`` mode
 330 -------------------------------------------
 331
 332 ``report`` generates a list in the following format::
 333
 334   file:line:column-column: message
 335
 336 Example
 337 ~~~~~~~
 338
 339 Running::
 340
 341         make coccicheck MODE=report COCCI=scripts/coccinelle/api/err_cast.cocci
 342
 343 will execute the following part of the SmPL script::
 344
 345    <smpl>
 346    @r depends on !context && !patch && (org || report)@
 347    expression x;
 348    position p;
 349    @@
 350
 351      ERR_PTR@p(PTR_ERR(x))
 352
 353    @script:python depends on report@
 354    p << r.p;
 355    x << r.x;
 356    @@
 357
 358    msg="ERR_CAST can be used with %s" % (x)
 359    coccilib.report.print_report(p[0], msg)
 360    </smpl>
 361
 362 This SmPL excerpt generates entries on the standard output, as
 363 illustrated below::
 364
 365     /home/user/linux/crypto/ctr.c:188:9-16: ERR_CAST can be used with alg
 366     /home/user/linux/crypto/authenc.c:619:9-16: ERR_CAST can be used with auth
 367     /home/user/linux/crypto/xts.c:227:9-16: ERR_CAST can be used with alg
 368
 369
 370 Detailed description of the ``patch`` mode
 371 ------------------------------------------
 372
 373 When the ``patch`` mode is available, it proposes a fix for each problem
 374 identified.
 375
 376 Example
 377 ~~~~~~~
 378
 379 Running::
 380
 381         make coccicheck MODE=patch COCCI=scripts/coccinelle/api/err_cast.cocci
 382
 383 will execute the following part of the SmPL script::
 384
 385     <smpl>
 386     @ depends on !context && patch && !org && !report @
 387     expression x;
 388     @@
 389
 390     - ERR_PTR(PTR_ERR(x))
 391     + ERR_CAST(x)
 392     </smpl>
 393
 394 This SmPL excerpt generates patch hunks on the standard output, as
 395 illustrated below::
 396
 397     diff -u -p a/crypto/ctr.c b/crypto/ctr.c
 398     --- a/crypto/ctr.c 2010-05-26 10:49:38.000000000 +0200
 399     +++ b/crypto/ctr.c 2010-06-03 23:44:49.000000000 +0200
 400     @@ -185,7 +185,7 @@ static struct crypto_instance *crypto_ct
 401         alg = crypto_attr_alg(tb[1], CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER,
 402                                   CRYPTO_ALG_TYPE_MASK);
 403         if (IS_ERR(alg))
 404     -           return ERR_PTR(PTR_ERR(alg));
 405     +           return ERR_CAST(alg);
 406
 407         /* Block size must be >= 4 bytes. */
 408         err = -EINVAL;
 409
 410 Detailed description of the ``context`` mode
 411 --------------------------------------------
 412
 413 ``context`` highlights lines of interest and their context
 414 in a diff-like style.
 415
 416       **NOTE**: The diff-like output generated is NOT an applicable patch. The
 417       intent of the ``context`` mode is to highlight the important lines
 418       (annotated with minus, ``-``) and gives some surrounding context
 419       lines around. This output can be used with the diff mode of
 420       Emacs to review the code.
 421
 422 Example
 423 ~~~~~~~
 424
 425 Running::
 426
 427         make coccicheck MODE=context COCCI=scripts/coccinelle/api/err_cast.cocci
 428
 429 will execute the following part of the SmPL script::
 430
 431     <smpl>
 432     @ depends on context && !patch && !org && !report@
 433     expression x;
 434     @@
 435
 436     * ERR_PTR(PTR_ERR(x))
 437     </smpl>
 438
 439 This SmPL excerpt generates diff hunks on the standard output, as
 440 illustrated below::
 441
 442     diff -u -p /home/user/linux/crypto/ctr.c /tmp/nothing
 443     --- /home/user/linux/crypto/ctr.c   2010-05-26 10:49:38.000000000 +0200
 444     +++ /tmp/nothing
 445     @@ -185,7 +185,6 @@ static struct crypto_instance *crypto_ct
 446         alg = crypto_attr_alg(tb[1], CRYPTO_ALG_TYPE_CIPHER,
 447                                   CRYPTO_ALG_TYPE_MASK);
 448         if (IS_ERR(alg))
 449     -           return ERR_PTR(PTR_ERR(alg));
 450
 451         /* Block size must be >= 4 bytes. */
 452         err = -EINVAL;
 453
 454 Detailed description of the ``org`` mode
 455 ----------------------------------------
 456
 457 ``org`` generates a report in the Org mode format of Emacs.
 458
 459 Example
 460 ~~~~~~~
 461
 462 Running::
 463
 464         make coccicheck MODE=org COCCI=scripts/coccinelle/api/err_cast.cocci
 465
 466 will execute the following part of the SmPL script::
 467
 468     <smpl>
 469     @r depends on !context && !patch && (org || report)@
 470     expression x;
 471     position p;
 472     @@
 473
 474       ERR_PTR@p(PTR_ERR(x))
 475
 476     @script:python depends on org@
 477     p << r.p;
 478     x << r.x;
 479     @@
 480
 481     msg="ERR_CAST can be used with %s" % (x)
 482     msg_safe=msg.replace("[","@(").replace("]",")")
 483     coccilib.org.print_todo(p[0], msg_safe)
 484     </smpl>
 485
 486 This SmPL excerpt generates Org entries on the standard output, as
 487 illustrated below::
 488
 489     * TODO [[view:/home/user/linux/crypto/ctr.c::face=ovl-face1::linb=188::colb=9::cole=16][ERR_CAST can be used with alg]]
 490     * TODO [[view:/home/user/linux/crypto/authenc.c::face=ovl-face1::linb=619::colb=9::cole=16][ERR_CAST can be used with auth]]
 491     * TODO [[view:/home/user/linux/crypto/xts.c::face=ovl-face1::linb=227::colb=9::cole=16][ERR_CAST can be used with alg]]