Quelle  reg_bounds.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/* Copyright (c) 2023 Meta Platforms, Inc. and affiliates. */

#define _GNU_SOURCE
#include <limits.h>
#include <test_progs.h>
#include <linux/filter.h>
#include <linux/bpf.h>

/* =================================
 * SHORT AND CONSISTENT NUMBER TYPES
 * =================================
 */
#define U64_MAX ((u64)UINT64_MAX)
#define U32_MAX ((u32)UINT_MAX)
#define U16_MAX ((u32)UINT_MAX)
#define S64_MIN ((s64)INT64_MIN)
#define S64_MAX ((s64)INT64_MAX)
#define S32_MIN ((s32)INT_MIN)
#define S32_MAX ((s32)INT_MAX)
#define S16_MIN ((s16)0x80000000)
#define S16_MAX ((s16)0x7fffffff)

typedef unsigned long long ___u64;
typedef unsigned int ___u32;
typedef long long ___s64;
typedef int ___s32;

/* avoid conflicts with already defined types in kernel headers */
#define u64 ___u64
#define u32 ___u32
#define s64 ___s64
#define s32 ___s32

/* ==================================
 * STRING BUF ABSTRACTION AND HELPERS
 * ==================================
 */
struct strbuf {
 size_t buf_sz;
 int pos;
 char buf[0];
};

#define DEFINE_STRBUF(name, N)      \
 struct { struct strbuf buf; char data[(N)]; } ___##name; \
 struct strbuf *name = (___##name.buf.buf_sz = (N), ___##name.buf.pos = 0, &___##name.buf)

__printf(2, 3)
static inline void snappendf(struct strbuf *s, const char *fmt, ...)
{
 va_list args;

 va_start(args, fmt);
 s->pos += vsnprintf(s->buf + s->pos,
       s->pos < s->buf_sz ? s->buf_sz - s->pos : 0,
       fmt, args);
 va_end(args);
}

/* ==================================
 * GENERIC NUMBER TYPE AND OPERATIONS
 * ==================================
 */
enum num_t { U64, first_t = U64, U32, S64, S32, last_t = S32 };

static __always_inline u64 min_t(enum num_t t, u64 x, u64 y)
{
 switch (t) {
 case U64: return (u64)x < (u64)y ? (u64)x : (u64)y;
 case U32: return (u32)x < (u32)y ? (u32)x : (u32)y;
 case S64: return (s64)x < (s64)y ? (s64)x : (s64)y;
 case S32: return (s32)x < (s32)y ? (s32)x : (s32)y;
 default: printf("min_t!\n"); exit(1);
 }
}

static __always_inline u64 max_t(enum num_t t, u64 x, u64 y)
{
 switch (t) {
 case U64: return (u64)x > (u64)y ? (u64)x : (u64)y;
 case U32: return (u32)x > (u32)y ? (u32)x : (u32)y;
 case S64: return (s64)x > (s64)y ? (s64)x : (s64)y;
 case S32: return (s32)x > (s32)y ? (u32)(s32)x : (u32)(s32)y;
 default: printf("max_t!\n"); exit(1);
 }
}

static __always_inline u64 cast_t(enum num_t t, u64 x)
{
 switch (t) {
 case U64: return (u64)x;
 case U32: return (u32)x;
 case S64: return (s64)x;
 case S32: return (u32)(s32)x;
 default: printf("cast_t!\n"); exit(1);
 }
}

static const char *t_str(enum num_t t)
{
 switch (t) {
 case U64: return "u64";
 case U32: return "u32";
 case S64: return "s64";
 case S32: return "s32";
 default: printf("t_str!\n"); exit(1);
 }
}

static enum num_t t_is_32(enum num_t t)
{
 switch (t) {
 case U64: return false;
 case U32: return true;
 case S64: return false;
 case S32: return true;
 default: printf("t_is_32!\n"); exit(1);
 }
}

static enum num_t t_signed(enum num_t t)
{
 switch (t) {
 case U64: return S64;
 case U32: return S32;
 case S64: return S64;
 case S32: return S32;
 default: printf("t_signed!\n"); exit(1);
 }
}

static enum num_t t_unsigned(enum num_t t)
{
 switch (t) {
 case U64: return U64;
 case U32: return U32;
 case S64: return U64;
 case S32: return U32;
 default: printf("t_unsigned!\n"); exit(1);
 }
}

#define UNUM_MAX_DECIMAL U16_MAX
#define SNUM_MAX_DECIMAL S16_MAX
#define SNUM_MIN_DECIMAL S16_MIN

static bool num_is_small(enum num_t t, u64 x)
{
 switch (t) {
 case U64: return (u64)x <= UNUM_MAX_DECIMAL;
 case U32: return (u32)x <= UNUM_MAX_DECIMAL;
 case S64: return (s64)x >= SNUM_MIN_DECIMAL && (s64)x <= SNUM_MAX_DECIMAL;
 case S32: return (s32)x >= SNUM_MIN_DECIMAL && (s32)x <= SNUM_MAX_DECIMAL;
 default: printf("num_is_small!\n"); exit(1);
 }
}

static void snprintf_num(enum num_t t, struct strbuf *sb, u64 x)
{
 bool is_small = num_is_small(t, x);

 if (is_small) {
  switch (t) {
  case U64: return snappendf(sb, "%llu", (u64)x);
  case U32: return snappendf(sb, "%u", (u32)x);
  case S64: return snappendf(sb, "%lld", (s64)x);
  case S32: return snappendf(sb, "%d", (s32)x);
  default: printf("snprintf_num!\n"); exit(1);
  }
 } else {
  switch (t) {
  case U64:
   if (x == U64_MAX)
    return snappendf(sb, "U64_MAX");
   else if (x >= U64_MAX - 256)
    return snappendf(sb, "U64_MAX-%llu", U64_MAX - x);
   else
    return snappendf(sb, "%#llx", (u64)x);
  case U32:
   if ((u32)x == U32_MAX)
    return snappendf(sb, "U32_MAX");
   else if ((u32)x >= U32_MAX - 256)
    return snappendf(sb, "U32_MAX-%u", U32_MAX - (u32)x);
   else
    return snappendf(sb, "%#x", (u32)x);
  case S64:
   if ((s64)x == S64_MAX)
    return snappendf(sb, "S64_MAX");
   else if ((s64)x >= S64_MAX - 256)
    return snappendf(sb, "S64_MAX-%lld", S64_MAX - (s64)x);
   else if ((s64)x == S64_MIN)
    return snappendf(sb, "S64_MIN");
   else if ((s64)x <= S64_MIN + 256)
    return snappendf(sb, "S64_MIN+%lld", (s64)x - S64_MIN);
   else
    return snappendf(sb, "%#llx", (s64)x);
  case S32:
   if ((s32)x == S32_MAX)
    return snappendf(sb, "S32_MAX");
   else if ((s32)x >= S32_MAX - 256)
    return snappendf(sb, "S32_MAX-%d", S32_MAX - (s32)x);
   else if ((s32)x == S32_MIN)
    return snappendf(sb, "S32_MIN");
   else if ((s32)x <= S32_MIN + 256)
    return snappendf(sb, "S32_MIN+%d", (s32)x - S32_MIN);
   else
    return snappendf(sb, "%#x", (s32)x);
  default: printf("snprintf_num!\n"); exit(1);
  }
 }
}

/* ===================================
 * GENERIC RANGE STRUCT AND OPERATIONS
 * ===================================
 */
struct range {
 u64 a, b;
};

static void snprintf_range(enum num_t t, struct strbuf *sb, struct range x)
{
 if (x.a == x.b)
  return snprintf_num(t, sb, x.a);

 snappendf(sb, "[");
 snprintf_num(t, sb, x.a);
 snappendf(sb, "; ");
 snprintf_num(t, sb, x.b);
 snappendf(sb, "]");
}

static void print_range(enum num_t t, struct range x, const char *sfx)
{
 DEFINE_STRBUF(sb, 128);

 snprintf_range(t, sb, x);
 printf("%s%s", sb->buf, sfx);
}

static const struct range unkn[] = {
 [U64] = { 0, U64_MAX },
 [U32] = { 0, U32_MAX },
 [S64] = { (u64)S64_MIN, (u64)S64_MAX },
 [S32] = { (u64)(u32)S32_MIN, (u64)(u32)S32_MAX },
};

static struct range unkn_subreg(enum num_t t)
{
 switch (t) {
 case U64: return unkn[U32];
 case U32: return unkn[U32];
 case S64: return unkn[U32];
 case S32: return unkn[S32];
 default: printf("unkn_subreg!\n"); exit(1);
 }
}

static struct range range(enum num_t t, u64 a, u64 b)
{
 switch (t) {
 case U64: return (struct range){ (u64)a, (u64)b };
 case U32: return (struct range){ (u32)a, (u32)b };
 case S64: return (struct range){ (s64)a, (s64)b };
 case S32: return (struct range){ (u32)(s32)a, (u32)(s32)b };
 default: printf("range!\n"); exit(1);
 }
}

static __always_inline u32 sign64(u64 x) { return (x >> 63) & 1; }
static __always_inline u32 sign32(u64 x) { return ((u32)x >> 31) & 1; }
static __always_inline u32 upper32(u64 x) { return (u32)(x >> 32); }
static __always_inline u64 swap_low32(u64 x, u32 y) { return (x & 0xffffffff00000000ULL) | y; }

static bool range_eq(struct range x, struct range y)
{
 return x.a == y.a && x.b == y.b;
}

static struct range range_cast_to_s32(struct range x)
{
 u64 a = x.a, b = x.b;

 /* if upper 32 bits are constant, lower 32 bits should form a proper
 * s32 range to be correct
 */
 if (upper32(a) == upper32(b) && (s32)a <= (s32)b)
  return range(S32, a, b);

 /* Special case where upper bits form a small sequence of two
 * sequential numbers (in 32-bit unsigned space, so 0xffffffff to
 * 0x00000000 is also valid), while lower bits form a proper s32 range
 * going from negative numbers to positive numbers.
 *
 * E.g.: [0xfffffff0ffffff00; 0xfffffff100000010]. Iterating
 * over full 64-bit numbers range will form a proper [-16, 16]
 * ([0xffffff00; 0x00000010]) range in its lower 32 bits.
 */
 if (upper32(a) + 1 == upper32(b) && (s32)a < 0 && (s32)b >= 0)
  return range(S32, a, b);

 /* otherwise we can't derive much meaningful information */
 return unkn[S32];
}

static struct range range_cast_u64(enum num_t to_t, struct range x)
{
 u64 a = (u64)x.a, b = (u64)x.b;

 switch (to_t) {
 case U64:
  return x;
 case U32:
  if (upper32(a) != upper32(b))
   return unkn[U32];
  return range(U32, a, b);
 case S64:
  if (sign64(a) != sign64(b))
   return unkn[S64];
  return range(S64, a, b);
 case S32:
  return range_cast_to_s32(x);
 default: printf("range_cast_u64!\n"); exit(1);
 }
}

static struct range range_cast_s64(enum num_t to_t, struct range x)
{
 s64 a = (s64)x.a, b = (s64)x.b;

 switch (to_t) {
 case U64:
  /* equivalent to (s64)a <= (s64)b check */
  if (sign64(a) != sign64(b))
   return unkn[U64];
  return range(U64, a, b);
 case U32:
  if (upper32(a) != upper32(b) || sign32(a) != sign32(b))
   return unkn[U32];
  return range(U32, a, b);
 case S64:
  return x;
 case S32:
  return range_cast_to_s32(x);
 default: printf("range_cast_s64!\n"); exit(1);
 }
}

static struct range range_cast_u32(enum num_t to_t, struct range x)
{
 u32 a = (u32)x.a, b = (u32)x.b;

 switch (to_t) {
 case U64:
 case S64:
  /* u32 is always a valid zero-extended u64/s64 */
  return range(to_t, a, b);
 case U32:
  return x;
 case S32:
  return range_cast_to_s32(range(U32, a, b));
 default: printf("range_cast_u32!\n"); exit(1);
 }
}

static struct range range_cast_s32(enum num_t to_t, struct range x)
{
 s32 a = (s32)x.a, b = (s32)x.b;

 switch (to_t) {
 case U64:
 case U32:
 case S64:
  if (sign32(a) != sign32(b))
   return unkn[to_t];
  return range(to_t, a, b);
 case S32:
  return x;
 default: printf("range_cast_s32!\n"); exit(1);
 }
}

/* Reinterpret range in *from_t* domain as a range in *to_t* domain preserving
 * all possible information. Worst case, it will be unknown range within
 * *to_t* domain, if nothing more specific can be guaranteed during the
 * conversion
 */
static struct range range_cast(enum num_t from_t, enum num_t to_t, struct range from)
{
 switch (from_t) {
 case U64: return range_cast_u64(to_t, from);
 case U32: return range_cast_u32(to_t, from);
 case S64: return range_cast_s64(to_t, from);
 case S32: return range_cast_s32(to_t, from);
 default: printf("range_cast!\n"); exit(1);
 }
}

static bool is_valid_num(enum num_t t, u64 x)
{
 switch (t) {
 case U64: return true;
 case U32: return upper32(x) == 0;
 case S64: return true;
 case S32: return upper32(x) == 0;
 default: printf("is_valid_num!\n"); exit(1);
 }
}

static bool is_valid_range(enum num_t t, struct range x)
{
 if (!is_valid_num(t, x.a) || !is_valid_num(t, x.b))
  return false;

 switch (t) {
 case U64: return (u64)x.a <= (u64)x.b;
 case U32: return (u32)x.a <= (u32)x.b;
 case S64: return (s64)x.a <= (s64)x.b;
 case S32: return (s32)x.a <= (s32)x.b;
 default: printf("is_valid_range!\n"); exit(1);
 }
}

static struct range range_improve(enum num_t t, struct range old, struct range new)
{
 return range(t, max_t(t, old.a, new.a), min_t(t, old.b, new.b));
}

static struct range range_refine(enum num_t x_t, struct range x, enum num_t y_t, struct range y)
{
 struct range y_cast;

 y_cast = range_cast(y_t, x_t, y);

 /* If we know that
 *   - *x* is in the range of signed 32bit value, and
 *   - *y_cast* range is 32-bit signed non-negative
 * then *x* range can be improved with *y_cast* such that *x* range
 * is 32-bit signed non-negative. Otherwise, if the new range for *x*
 * allows upper 32-bit * 0xffffffff then the eventual new range for
 * *x* will be out of signed 32-bit range which violates the origin
 * *x* range.
 */
 if (x_t == S64 && y_t == S32 && y_cast.a <= S32_MAX  && y_cast.b <= S32_MAX &&
     (s64)x.a >= S32_MIN && (s64)x.b <= S32_MAX)
  return range_improve(x_t, x, y_cast);

 /* the case when new range knowledge, *y*, is a 32-bit subregister
 * range, while previous range knowledge, *x*, is a full register
 * 64-bit range, needs special treatment to take into account upper 32
 * bits of full register range
 */
 if (t_is_32(y_t) && !t_is_32(x_t)) {
  struct range x_swap;

  /* some combinations of upper 32 bits and sign bit can lead to
 * invalid ranges, in such cases it's easier to detect them
 * after cast/swap than try to enumerate all the conditions
 * under which transformation and knowledge transfer is valid
 */
  x_swap = range(x_t, swap_low32(x.a, y_cast.a), swap_low32(x.b, y_cast.b));
  if (!is_valid_range(x_t, x_swap))
   return x;
  return range_improve(x_t, x, x_swap);
 }

 if (!t_is_32(x_t) && !t_is_32(y_t) && x_t != y_t) {
  if (x_t == S64 && x.a > x.b) {
   if (x.b < y.a && x.a <= y.b)
    return range(x_t, x.a, y.b);
   if (x.a > y.b && x.b >= y.a)
    return range(x_t, y.a, x.b);
  } else if (x_t == U64 && y.a > y.b) {
   if (y.b < x.a && y.a <= x.b)
    return range(x_t, y.a, x.b);
   if (y.a > x.b && y.b >= x.a)
    return range(x_t, x.a, y.b);
  }
 }

 /* otherwise, plain range cast and intersection works */
 return range_improve(x_t, x, y_cast);
}

/* =======================
 * GENERIC CONDITIONAL OPS
 * =======================
 */
enum op { OP_LT, OP_LE, OP_GT, OP_GE, OP_EQ, OP_NE, first_op = OP_LT, last_op = OP_NE };

static enum op complement_op(enum op op)
{
 switch (op) {
 case OP_LT: return OP_GE;
 case OP_LE: return OP_GT;
 case OP_GT: return OP_LE;
 case OP_GE: return OP_LT;
 case OP_EQ: return OP_NE;
 case OP_NE: return OP_EQ;
 default: printf("complement_op!\n"); exit(1);
 }
}

static const char *op_str(enum op op)
{
 switch (op) {
 case OP_LT: return "<";
 case OP_LE: return "<=";
 case OP_GT: return ">";
 case OP_GE: return ">=";
 case OP_EQ: return "==";
 case OP_NE: return "!=";
 default: printf("op_str!\n"); exit(1);
 }
}

/* Can register with range [x.a, x.b] *EVER* satisfy
 * OP (<, <=, >, >=, ==, !=) relation to
 * a register with range [y.a, y.b]
 * _in *num_t* domain_
 */
static bool range_canbe_op(enum num_t t, struct range x, struct range y, enum op op)
{
#define range_canbe(T) do {         \
 switch (op) {          \
 case OP_LT: return (T)x.a < (T)y.b;       \
 case OP_LE: return (T)x.a <= (T)y.b;       \
 case OP_GT: return (T)x.b > (T)y.a;       \
 case OP_GE: return (T)x.b >= (T)y.a;       \
 case OP_EQ: return (T)max_t(t, x.a, y.a) <= (T)min_t(t, x.b, y.b);   \
 case OP_NE: return !((T)x.a == (T)x.b && (T)y.a == (T)y.b && (T)x.a == (T)y.a);  \
 default: printf("range_canbe op %d\n", op); exit(1);     \
 }           \
} while (0)

 switch (t) {
 case U64: { range_canbe(u64); }
 case U32: { range_canbe(u32); }
 case S64: { range_canbe(s64); }
 case S32: { range_canbe(s32); }
 default: printf("range_canbe!\n"); exit(1);
 }
#undef range_canbe
}

/* Does register with range [x.a, x.b] *ALWAYS* satisfy
 * OP (<, <=, >, >=, ==, !=) relation to
 * a register with range [y.a, y.b]
 * _in *num_t* domain_
 */
static bool range_always_op(enum num_t t, struct range x, struct range y, enum op op)
{
 /* always op <=> ! canbe complement(op) */
 return !range_canbe_op(t, x, y, complement_op(op));
}

/* Does register with range [x.a, x.b] *NEVER* satisfy
 * OP (<, <=, >, >=, ==, !=) relation to
 * a register with range [y.a, y.b]
 * _in *num_t* domain_
 */
static bool range_never_op(enum num_t t, struct range x, struct range y, enum op op)
{
 return !range_canbe_op(t, x, y, op);
}

/* similar to verifier's is_branch_taken():
 *    1 - always taken;
 *    0 - never taken,
 *   -1 - unsure.
 */
static int range_branch_taken_op(enum num_t t, struct range x, struct range y, enum op op)
{
 if (range_always_op(t, x, y, op))
  return 1;
 if (range_never_op(t, x, y, op))
  return 0;
 return -1;
}

/* What would be the new estimates for register x and y ranges assuming truthful
 * OP comparison between them. I.e., (x OP y == true) => x <- newx, y <- newy.
 *
 * We assume "interesting" cases where ranges overlap. Cases where it's
 * obvious that (x OP y) is either always true or false should be filtered with
 * range_never and range_always checks.
 */
static void range_cond(enum num_t t, struct range x, struct range y,
         enum op op, struct range *newx, struct range *newy)
{
 if (!range_canbe_op(t, x, y, op)) {
  /* nothing to adjust, can't happen, return original values */
  *newx = x;
  *newy = y;
  return;
 }
 switch (op) {
 case OP_LT:
  *newx = range(t, x.a, min_t(t, x.b, y.b - 1));
  *newy = range(t, max_t(t, x.a + 1, y.a), y.b);
  break;
 case OP_LE:
  *newx = range(t, x.a, min_t(t, x.b, y.b));
  *newy = range(t, max_t(t, x.a, y.a), y.b);
  break;
 case OP_GT:
  *newx = range(t, max_t(t, x.a, y.a + 1), x.b);
  *newy = range(t, y.a, min_t(t, x.b - 1, y.b));
  break;
 case OP_GE:
  *newx = range(t, max_t(t, x.a, y.a), x.b);
  *newy = range(t, y.a, min_t(t, x.b, y.b));
  break;
 case OP_EQ:
  *newx = range(t, max_t(t, x.a, y.a), min_t(t, x.b, y.b));
  *newy = range(t, max_t(t, x.a, y.a), min_t(t, x.b, y.b));
  break;
 case OP_NE:
  /* below logic is supported by the verifier now */
  if (x.a == x.b && x.a == y.a) {
   /* X is a constant matching left side of Y */
   *newx = range(t, x.a, x.b);
   *newy = range(t, y.a + 1, y.b);
  } else if (x.a == x.b && x.b == y.b) {
   /* X is a constant matching right side of Y */
   *newx = range(t, x.a, x.b);
   *newy = range(t, y.a, y.b - 1);
  } else if (y.a == y.b && x.a == y.a) {
   /* Y is a constant matching left side of X */
   *newx = range(t, x.a + 1, x.b);
   *newy = range(t, y.a, y.b);
  } else if (y.a == y.b && x.b == y.b) {
   /* Y is a constant matching right side of X */
   *newx = range(t, x.a, x.b - 1);
   *newy = range(t, y.a, y.b);
  } else {
   /* generic case, can't derive more information */
   *newx = range(t, x.a, x.b);
   *newy = range(t, y.a, y.b);
  }

  break;
 default:
  break;
 }
}

/* =======================
 * REGISTER STATE HANDLING
 * =======================
 */
struct reg_state {
 struct range r[4]; /* indexed by enum num_t: U64, U32, S64, S32 */
 bool valid;
};

static void print_reg_state(struct reg_state *r, const char *sfx)
{
 DEFINE_STRBUF(sb, 512);
 enum num_t t;
 int cnt = 0;

 if (!r->valid) {
  printf("%s", sfx);
  return;
 }

 snappendf(sb, "scalar(");
 for (t = first_t; t <= last_t; t++) {
  snappendf(sb, "%s%s=", cnt++ ? "," : "", t_str(t));
  snprintf_range(t, sb, r->r[t]);
 }
 snappendf(sb, ")");

 printf("%s%s", sb->buf, sfx);
}

static void print_refinement(enum num_t s_t, struct range src,
        enum num_t d_t, struct range old, struct range new,
        const char *ctx)
{
 printf("REFINING (%s) (%s)SRC=", ctx, t_str(s_t));
 print_range(s_t, src, "");
 printf(" (%s)DST_OLD=", t_str(d_t));
 print_range(d_t, old, "");
 printf(" (%s)DST_NEW=", t_str(d_t));
 print_range(d_t, new, "\n");
}

static void reg_state_refine(struct reg_state *r, enum num_t t, struct range x, const char *ctx)
{
 enum num_t d_t, s_t;
 struct range old;
 bool keep_going = false;

again:
 /* try to derive new knowledge from just learned range x of type t */
 for (d_t = first_t; d_t <= last_t; d_t++) {
  old = r->r[d_t];
  r->r[d_t] = range_refine(d_t, r->r[d_t], t, x);
  if (!range_eq(r->r[d_t], old)) {
   keep_going = true;
   if (env.verbosity >= VERBOSE_VERY)
    print_refinement(t, x, d_t, old, r->r[d_t], ctx);
  }
 }

 /* now see if we can derive anything new from updated reg_state's ranges */
 for (s_t = first_t; s_t <= last_t; s_t++) {
  for (d_t = first_t; d_t <= last_t; d_t++) {
   old = r->r[d_t];
   r->r[d_t] = range_refine(d_t, r->r[d_t], s_t, r->r[s_t]);
   if (!range_eq(r->r[d_t], old)) {
    keep_going = true;
    if (env.verbosity >= VERBOSE_VERY)
     print_refinement(s_t, r->r[s_t], d_t, old, r->r[d_t], ctx);
   }
  }
 }

 /* keep refining until we converge */
 if (keep_going) {
  keep_going = false;
  goto again;
 }
}

static void reg_state_set_const(struct reg_state *rs, enum num_t t, u64 val)
{
 enum num_t tt;

 rs->valid = true;
 for (tt = first_t; tt <= last_t; tt++)
  rs->r[tt] = tt == t ? range(t, val, val) : unkn[tt];

 reg_state_refine(rs, t, rs->r[t], "CONST");
}

static void reg_state_cond(enum num_t t, struct reg_state *x, struct reg_state *y, enum op op,
      struct reg_state *newx, struct reg_state *newy, const char *ctx)
{
 char buf[32];
 enum num_t ts[2];
 struct reg_state xx = *x, yy = *y;
 int i, t_cnt;
 struct range z1, z2;

 if (op == OP_EQ || op == OP_NE) {
  /* OP_EQ and OP_NE are sign-agnostic, so we need to process
 * both signed and unsigned domains at the same time
 */
  ts[0] = t_unsigned(t);
  ts[1] = t_signed(t);
  t_cnt = 2;
 } else {
  ts[0] = t;
  t_cnt = 1;
 }

 for (i = 0; i < t_cnt; i++) {
  t = ts[i];
  z1 = x->r[t];
  z2 = y->r[t];

  range_cond(t, z1, z2, op, &z1, &z2);

  if (newx) {
   snprintf(buf, sizeof(buf), "%s R1", ctx);
   reg_state_refine(&xx, t, z1, buf);
  }
  if (newy) {
   snprintf(buf, sizeof(buf), "%s R2", ctx);
   reg_state_refine(&yy, t, z2, buf);
  }
 }

 if (newx)
  *newx = xx;
 if (newy)
  *newy = yy;
}

static int reg_state_branch_taken_op(enum num_t t, struct reg_state *x, struct reg_state *y,
         enum op op)
{
 if (op == OP_EQ || op == OP_NE) {
  /* OP_EQ and OP_NE are sign-agnostic */
  enum num_t tu = t_unsigned(t);
  enum num_t ts = t_signed(t);
  int br_u, br_s, br;

  br_u = range_branch_taken_op(tu, x->r[tu], y->r[tu], op);
  br_s = range_branch_taken_op(ts, x->r[ts], y->r[ts], op);

  if (br_u >= 0 && br_s >= 0 && br_u != br_s)
   ASSERT_FALSE(true, "branch taken inconsistency!\n");

  /* if 64-bit ranges are indecisive, use 32-bit subranges to
 * eliminate always/never taken branches, if possible
 */
  if (br_u == -1 && (t == U64 || t == S64)) {
   br = range_branch_taken_op(U32, x->r[U32], y->r[U32], op);
   /* we can only reject for OP_EQ, never take branch
 * based on lower 32 bits
 */
   if (op == OP_EQ && br == 0)
    return 0;
   /* for OP_NEQ we can be conclusive only if lower 32 bits
 * differ and thus inequality branch is always taken
 */
   if (op == OP_NE && br == 1)
    return 1;

   br = range_branch_taken_op(S32, x->r[S32], y->r[S32], op);
   if (op == OP_EQ && br == 0)
    return 0;
   if (op == OP_NE && br == 1)
    return 1;
  }

  return br_u >= 0 ? br_u : br_s;
 }
 return range_branch_taken_op(t, x->r[t], y->r[t], op);
}

/* =====================================
 * BPF PROGS GENERATION AND VERIFICATION
 * =====================================
 */
struct case_spec {
 /* whether to init full register (r1) or sub-register (w1) */
 bool init_subregs;
 /* whether to establish initial value range on full register (r1) or
 * sub-register (w1)
 */
 bool setup_subregs;
 /* whether to establish initial value range using signed or unsigned
 * comparisons (i.e., initialize umin/umax or smin/smax directly)
 */
 bool setup_signed;
 /* whether to perform comparison on full registers or sub-registers */
 bool compare_subregs;
 /* whether to perform comparison using signed or unsigned operations */
 bool compare_signed;
};

/* Generate test BPF program based on provided test ranges, operation, and
 * specifications about register bitness and signedness.
 */
static int load_range_cmp_prog(struct range x, struct range y, enum op op,
          int branch_taken, struct case_spec spec,
          char *log_buf, size_t log_sz,
          int *false_pos, int *true_pos)
{
#define emit(insn) ({       \
 struct bpf_insn __insns[] = { insn };    \
 int __i;       \
 for (__i = 0; __i < ARRAY_SIZE(__insns); __i++)   \
  insns[cur_pos + __i] = __insns[__i];   \
 cur_pos += __i;       \
})
#define JMP_TO(target) (target - cur_pos - 1)
 int cur_pos = 0, exit_pos, fd, op_code;
 struct bpf_insn insns[64];
 LIBBPF_OPTS(bpf_prog_load_opts, opts,
  .log_level = 2,
  .log_buf = log_buf,
  .log_size = log_sz,
  .prog_flags = testing_prog_flags(),
 );

 /* ; skip exit block below
 * goto +2;
 */
 emit(BPF_JMP_A(2));
 exit_pos = cur_pos;
 /* ; exit block for all the preparatory conditionals
 * out:
 * r0 = 0;
 * exit;
 */
 emit(BPF_MOV64_IMM(BPF_REG_0, 0));
 emit(BPF_EXIT_INSN());
 /*
 * ; assign r6/w6 and r7/w7 unpredictable u64/u32 value
 * call bpf_get_current_pid_tgid;
 * r6 = r0;               | w6 = w0;
 * call bpf_get_current_pid_tgid;
 * r7 = r0;               | w7 = w0;
 */
 emit(BPF_EMIT_CALL(BPF_FUNC_get_current_pid_tgid));
 if (spec.init_subregs)
  emit(BPF_MOV32_REG(BPF_REG_6, BPF_REG_0));
 else
  emit(BPF_MOV64_REG(BPF_REG_6, BPF_REG_0));
 emit(BPF_EMIT_CALL(BPF_FUNC_get_current_pid_tgid));
 if (spec.init_subregs)
  emit(BPF_MOV32_REG(BPF_REG_7, BPF_REG_0));
 else
  emit(BPF_MOV64_REG(BPF_REG_7, BPF_REG_0));
 /* ; setup initial r6/w6 possible value range ([x.a, x.b])
 * r1 = %[x.a] ll;        | w1 = %[x.a];
 * r2 = %[x.b] ll;        | w2 = %[x.b];
 * if r6 < r1 goto out;   | if w6 < w1 goto out;
 * if r6 > r2 goto out;   | if w6 > w2 goto out;
 */
 if (spec.setup_subregs) {
  emit(BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_1, (s32)x.a));
  emit(BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_2, (s32)x.b));
  emit(BPF_JMP32_REG(spec.setup_signed ? BPF_JSLT : BPF_JLT,
       BPF_REG_6, BPF_REG_1, JMP_TO(exit_pos)));
  emit(BPF_JMP32_REG(spec.setup_signed ? BPF_JSGT : BPF_JGT,
       BPF_REG_6, BPF_REG_2, JMP_TO(exit_pos)));
 } else {
  emit(BPF_LD_IMM64(BPF_REG_1, x.a));
  emit(BPF_LD_IMM64(BPF_REG_2, x.b));
  emit(BPF_JMP_REG(spec.setup_signed ? BPF_JSLT : BPF_JLT,
     BPF_REG_6, BPF_REG_1, JMP_TO(exit_pos)));
  emit(BPF_JMP_REG(spec.setup_signed ? BPF_JSGT : BPF_JGT,
     BPF_REG_6, BPF_REG_2, JMP_TO(exit_pos)));
 }
 /* ; setup initial r7/w7 possible value range ([y.a, y.b])
 * r1 = %[y.a] ll;        | w1 = %[y.a];
 * r2 = %[y.b] ll;        | w2 = %[y.b];
 * if r7 < r1 goto out;   | if w7 < w1 goto out;
 * if r7 > r2 goto out;   | if w7 > w2 goto out;
 */
 if (spec.setup_subregs) {
  emit(BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_1, (s32)y.a));
  emit(BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_2, (s32)y.b));
  emit(BPF_JMP32_REG(spec.setup_signed ? BPF_JSLT : BPF_JLT,
       BPF_REG_7, BPF_REG_1, JMP_TO(exit_pos)));
  emit(BPF_JMP32_REG(spec.setup_signed ? BPF_JSGT : BPF_JGT,
       BPF_REG_7, BPF_REG_2, JMP_TO(exit_pos)));
 } else {
  emit(BPF_LD_IMM64(BPF_REG_1, y.a));
  emit(BPF_LD_IMM64(BPF_REG_2, y.b));
  emit(BPF_JMP_REG(spec.setup_signed ? BPF_JSLT : BPF_JLT,
     BPF_REG_7, BPF_REG_1, JMP_TO(exit_pos)));
  emit(BPF_JMP_REG(spec.setup_signed ? BPF_JSGT : BPF_JGT,
     BPF_REG_7, BPF_REG_2, JMP_TO(exit_pos)));
 }
 /* ; range test instruction
 * if r6 <op> r7 goto +3; | if w6 <op> w7 goto +3;
 */
 switch (op) {
 case OP_LT: op_code = spec.compare_signed ? BPF_JSLT : BPF_JLT; break;
 case OP_LE: op_code = spec.compare_signed ? BPF_JSLE : BPF_JLE; break;
 case OP_GT: op_code = spec.compare_signed ? BPF_JSGT : BPF_JGT; break;
 case OP_GE: op_code = spec.compare_signed ? BPF_JSGE : BPF_JGE; break;
 case OP_EQ: op_code = BPF_JEQ; break;
 case OP_NE: op_code = BPF_JNE; break;
 default:
  printf("unrecognized op %d\n", op);
  return -ENOTSUP;
 }
 /* ; BEFORE conditional, r0/w0 = {r6/w6,r7/w7} is to extract verifier state reliably
 * ; this is used for debugging, as verifier doesn't always print
 * ; registers states as of condition jump instruction (e.g., when
 * ; precision marking happens)
 * r0 = r6;               | w0 = w6;
 * r0 = r7;               | w0 = w7;
 */
 if (spec.compare_subregs) {
  emit(BPF_MOV32_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_6));
  emit(BPF_MOV32_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_7));
 } else {
  emit(BPF_MOV64_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_6));
  emit(BPF_MOV64_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_7));
 }
 if (spec.compare_subregs)
  emit(BPF_JMP32_REG(op_code, BPF_REG_6, BPF_REG_7, 3));
 else
  emit(BPF_JMP_REG(op_code, BPF_REG_6, BPF_REG_7, 3));
 /* ; FALSE branch, r0/w0 = {r6/w6,r7/w7} is to extract verifier state reliably
 * r0 = r6;               | w0 = w6;
 * r0 = r7;               | w0 = w7;
 * exit;
 */
 *false_pos = cur_pos;
 if (spec.compare_subregs) {
  emit(BPF_MOV32_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_6));
  emit(BPF_MOV32_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_7));
 } else {
  emit(BPF_MOV64_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_6));
  emit(BPF_MOV64_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_7));
 }
 if (branch_taken == 1) /* false branch is never taken */
  emit(BPF_EMIT_CALL(0xDEAD)); /* poison this branch */
 else
  emit(BPF_EXIT_INSN());
 /* ; TRUE branch, r0/w0 = {r6/w6,r7/w7} is to extract verifier state reliably
 * r0 = r6;               | w0 = w6;
 * r0 = r7;               | w0 = w7;
 * exit;
 */
 *true_pos = cur_pos;
 if (spec.compare_subregs) {
  emit(BPF_MOV32_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_6));
  emit(BPF_MOV32_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_7));
 } else {
  emit(BPF_MOV64_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_6));
  emit(BPF_MOV64_REG(BPF_REG_0, BPF_REG_7));
 }
 if (branch_taken == 0) /* true branch is never taken */
  emit(BPF_EMIT_CALL(0xDEAD)); /* poison this branch */
 emit(BPF_EXIT_INSN()); /* last instruction has to be exit */

 fd = bpf_prog_load(BPF_PROG_TYPE_RAW_TRACEPOINT, "reg_bounds_test",
      "GPL", insns, cur_pos, &opts);
 if (fd < 0)
  return fd;

 close(fd);
 return 0;
#undef emit
#undef JMP_TO
}

#define str_has_pfx(str, pfx) (strncmp(str, pfx, strlen(pfx)) == 0)

/* Parse register state from verifier log.
 * `s` should point to the start of "Rx = ..." substring in the verifier log.
 */
static int parse_reg_state(const char *s, struct reg_state *reg)
{
 /* There are two generic forms for SCALAR register:
 * - known constant: R6_rwD=P%lld
 * - range: R6_rwD=scalar(id=1,...), where "..." is a comma-separated
 *   list of optional range specifiers:
 *     - umin=%llu, if missing, assumed 0;
 *     - umax=%llu, if missing, assumed U64_MAX;
 *     - smin=%lld, if missing, assumed S64_MIN;
 *     - smax=%lld, if missing, assumed S64_MAX;
 *     - umin32=%d, if missing, assumed 0;
 *     - umax32=%d, if missing, assumed U32_MAX;
 *     - smin32=%d, if missing, assumed S32_MIN;
 *     - smax32=%d, if missing, assumed S32_MAX;
 *     - var_off=(%#llx; %#llx), tnum part, we don't care about it.
 *
 * If some of the values are equal, they will be grouped (but min/max
 * are not mixed together, and similarly negative values are not
 * grouped with non-negative ones). E.g.:
 *
 *   R6_w=Pscalar(smin=smin32=0, smax=umax=umax32=1000)
 *
 * _rwD part is optional (and any of the letters can be missing).
 * P (precision mark) is optional as well.
 *
 * Anything inside scalar() is optional, including id, of course.
 */
 struct {
  const char *pfx;
  u64 *dst, def;
  bool is_32, is_set;
 } *f, fields[8] = {
  {"smin=", ®->r[S64].a, S64_MIN},
  {"smax=", ®->r[S64].b, S64_MAX},
  {"umin=", ®->r[U64].a, 0},
  {"umax=", ®->r[U64].b, U64_MAX},
  {"smin32=", ®->r[S32].a, (u32)S32_MIN, true},
  {"smax32=", ®->r[S32].b, (u32)S32_MAX, true},
  {"umin32=", ®->r[U32].a, 0,            true},
  {"umax32=", ®->r[U32].b, U32_MAX,      true},
 };
 const char *p;
 int i;

 p = strchr(s, '=');
 if (!p)
  return -EINVAL;
 p++;
 if (*p == 'P')
  p++;

 if (!str_has_pfx(p, "scalar(")) {
  long long sval;
  enum num_t t;

  if (p[0] == '0' && p[1] == 'x') {
   if (sscanf(p, "%llx", &sval) != 1)
    return -EINVAL;
  } else {
   if (sscanf(p, "%lld", &sval) != 1)
    return -EINVAL;
  }

  reg->valid = true;
  for (t = first_t; t <= last_t; t++) {
   reg->r[t] = range(t, sval, sval);
  }
  return 0;
 }

 p += sizeof("scalar");
 while (p) {
  int midxs[ARRAY_SIZE(fields)], mcnt = 0;
  u64 val;

  for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(fields); i++) {
   f = &fields[i];
   if (!str_has_pfx(p, f->pfx))
    continue;
   midxs[mcnt++] = i;
   p += strlen(f->pfx);
  }

  if (mcnt) {
   /* populate all matched fields */
   if (p[0] == '0' && p[1] == 'x') {
    if (sscanf(p, "%llx", &val) != 1)
     return -EINVAL;
   } else {
    if (sscanf(p, "%lld", &val) != 1)
     return -EINVAL;
   }

   for (i = 0; i < mcnt; i++) {
    f = &fields[midxs[i]];
    f->is_set = true;
    *f->dst = f->is_32 ? (u64)(u32)val : val;
   }
  } else if (str_has_pfx(p, "var_off")) {
   /* skip "var_off=(0x0; 0x3f)" part completely */
   p = strchr(p, ')');
   if (!p)
    return -EINVAL;
   p++;
  }

  p = strpbrk(p, ",)");
  if (*p == ')')
   break;
  if (p)
   p++;
 }

 reg->valid = true;

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(fields); i++) {
  f = &fields[i];
  if (!f->is_set)
   *f->dst = f->def;
 }

 return 0;
}


/* Parse all register states (TRUE/FALSE branches and DST/SRC registers)
 * out of the verifier log for a corresponding test case BPF program.
 */
static int parse_range_cmp_log(const char *log_buf, struct case_spec spec,
          int false_pos, int true_pos,
          struct reg_state *false1_reg, struct reg_state *false2_reg,
          struct reg_state *true1_reg, struct reg_state *true2_reg)
{
 struct {
  int insn_idx;
  int reg_idx;
  const char *reg_upper;
  struct reg_state *state;
 } specs[] = {
  {false_pos,     6, "R6=", false1_reg},
  {false_pos + 1, 7, "R7=", false2_reg},
  {true_pos,      6, "R6=", true1_reg},
  {true_pos + 1,  7, "R7=", true2_reg},
 };
 char buf[32];
 const char *p = log_buf, *q;
 int i, err;

 for (i = 0; i < 4; i++) {
  sprintf(buf, "%d: (%s) %s = %s%d", specs[i].insn_idx,
   spec.compare_subregs ? "bc" : "bf",
   spec.compare_subregs ? "w0" : "r0",
   spec.compare_subregs ? "w" : "r", specs[i].reg_idx);

  q = strstr(p, buf);
  if (!q) {
   *specs[i].state = (struct reg_state){.valid = false};
   continue;
  }
  p = strstr(q, specs[i].reg_upper);
  if (!p)
   return -EINVAL;
  err = parse_reg_state(p, specs[i].state);
  if (err)
   return -EINVAL;
 }
 return 0;
}

/* Validate ranges match, and print details if they don't */
static bool assert_range_eq(enum num_t t, struct range x, struct range y,
       const char *ctx1, const char *ctx2)
{
 DEFINE_STRBUF(sb, 512);

 if (range_eq(x, y))
  return true;

 snappendf(sb, "MISMATCH %s.%s: ", ctx1, ctx2);
 snprintf_range(t, sb, x);
 snappendf(sb, " != ");
 snprintf_range(t, sb, y);

 printf("%s\n", sb->buf);

 return false;
}

/* Validate that register states match, and print details if they don't */
static bool assert_reg_state_eq(struct reg_state *r, struct reg_state *e, const char *ctx)
{
 bool ok = true;
 enum num_t t;

 if (r->valid != e->valid) {
  printf("MISMATCH %s: actual %s != expected %s\n", ctx,
         r->valid ? "" : "",
         e->valid ? "" : "");
  return false;
 }

 if (!r->valid)
  return true;

 for (t = first_t; t <= last_t; t++) {
  if (!assert_range_eq(t, r->r[t], e->r[t], ctx, t_str(t)))
   ok = false;
 }

 return ok;
}

/* Printf verifier log, filtering out irrelevant noise */
static void print_verifier_log(const char *buf)
{
 const char *p;

 while (buf[0]) {
  p = strchrnul(buf, '\n');

  /* filter out irrelevant precision backtracking logs */
  if (str_has_pfx(buf, "mark_precise: "))
   goto skip_line;

  printf("%.*s\n", (int)(p - buf), buf);

skip_line:
  buf = *p == '\0' ? p : p + 1;
 }
}

/* Simulate provided test case purely with our own range-based logic.
 * This is done to set up expectations for verifier's branch_taken logic and
 * verifier's register states in the verifier log.
 */
static void sim_case(enum num_t init_t, enum num_t cond_t,
       struct range x, struct range y, enum op op,
       struct reg_state *fr1, struct reg_state *fr2,
       struct reg_state *tr1, struct reg_state *tr2,
       int *branch_taken)
{
 const u64 A = x.a;
 const u64 B = x.b;
 const u64 C = y.a;
 const u64 D = y.b;
 struct reg_state rc;
 enum op rev_op = complement_op(op);
 enum num_t t;

 fr1->valid = fr2->valid = true;
 tr1->valid = tr2->valid = true;
 for (t = first_t; t <= last_t; t++) {
  /* if we are initializing using 32-bit subregisters,
 * full registers get upper 32 bits zeroed automatically
 */
  struct range z = t_is_32(init_t) ? unkn_subreg(t) : unkn[t];

  fr1->r[t] = fr2->r[t] = tr1->r[t] = tr2->r[t] = z;
 }

 /* step 1: r1 >= A, r2 >= C */
 reg_state_set_const(&rc, init_t, A);
 reg_state_cond(init_t, fr1, &rc, OP_GE, fr1, NULL, "r1>=A");
 reg_state_set_const(&rc, init_t, C);
 reg_state_cond(init_t, fr2, &rc, OP_GE, fr2, NULL, "r2>=C");
 *tr1 = *fr1;
 *tr2 = *fr2;
 if (env.verbosity >= VERBOSE_VERY) {
  printf("STEP1 (%s) R1: ", t_str(init_t)); print_reg_state(fr1, "\n");
  printf("STEP1 (%s) R2: ", t_str(init_t)); print_reg_state(fr2, "\n");
 }

 /* step 2: r1 <= B, r2 <= D */
 reg_state_set_const(&rc, init_t, B);
 reg_state_cond(init_t, fr1, &rc, OP_LE, fr1, NULL, "r1<=B");
 reg_state_set_const(&rc, init_t, D);
 reg_state_cond(init_t, fr2, &rc, OP_LE, fr2, NULL, "r2<=D");
 *tr1 = *fr1;
 *tr2 = *fr2;
 if (env.verbosity >= VERBOSE_VERY) {
  printf("STEP2 (%s) R1: ", t_str(init_t)); print_reg_state(fr1, "\n");
  printf("STEP2 (%s) R2: ", t_str(init_t)); print_reg_state(fr2, "\n");
 }

 /* step 3: r1 <op> r2 */
 *branch_taken = reg_state_branch_taken_op(cond_t, fr1, fr2, op);
 fr1->valid = fr2->valid = false;
 tr1->valid = tr2->valid = false;
 if (*branch_taken != 1) { /* FALSE is possible */
  fr1->valid = fr2->valid = true;
  reg_state_cond(cond_t, fr1, fr2, rev_op, fr1, fr2, "FALSE");
 }
 if (*branch_taken != 0) { /* TRUE is possible */
  tr1->valid = tr2->valid = true;
  reg_state_cond(cond_t, tr1, tr2, op, tr1, tr2, "TRUE");
 }
 if (env.verbosity >= VERBOSE_VERY) {
  printf("STEP3 (%s) FALSE R1:", t_str(cond_t)); print_reg_state(fr1, "\n");
  printf("STEP3 (%s) FALSE R2:", t_str(cond_t)); print_reg_state(fr2, "\n");
  printf("STEP3 (%s) TRUE R1:", t_str(cond_t)); print_reg_state(tr1, "\n");
  printf("STEP3 (%s) TRUE R2:", t_str(cond_t)); print_reg_state(tr2, "\n");
 }
}

/* ===============================
 * HIGH-LEVEL TEST CASE VALIDATION
 * ===============================
 */
static u32 upper_seeds[] = {
 0,
 1,
 U32_MAX,
 U32_MAX - 1,
 S32_MAX,
 (u32)S32_MIN,
};

static u32 lower_seeds[] = {
 0,
 1,
 2, (u32)-2,
 255, (u32)-255,
 UINT_MAX,
 UINT_MAX - 1,
 INT_MAX,
 (u32)INT_MIN,
};

struct ctx {
 int val_cnt, subval_cnt, range_cnt, subrange_cnt;
 u64 uvals[ARRAY_SIZE(upper_seeds) * ARRAY_SIZE(lower_seeds)];
 s64 svals[ARRAY_SIZE(upper_seeds) * ARRAY_SIZE(lower_seeds)];
 u32 usubvals[ARRAY_SIZE(lower_seeds)];
 s32 ssubvals[ARRAY_SIZE(lower_seeds)];
 struct range *uranges, *sranges;
 struct range *usubranges, *ssubranges;
 int max_failure_cnt, cur_failure_cnt;
 int total_case_cnt, case_cnt;
 int rand_case_cnt;
 unsigned rand_seed;
 __u64 start_ns;
 char progress_ctx[64];
};

static void cleanup_ctx(struct ctx *ctx)
{
 free(ctx->uranges);
 free(ctx->sranges);
 free(ctx->usubranges);
 free(ctx->ssubranges);
}

struct subtest_case {
 enum num_t init_t;
 enum num_t cond_t;
 struct range x;
 struct range y;
 enum op op;
};

static void subtest_case_str(struct strbuf *sb, struct subtest_case *t, bool use_op)
{
 snappendf(sb, "(%s)", t_str(t->init_t));
 snprintf_range(t->init_t, sb, t->x);
 snappendf(sb, " (%s)%s ", t_str(t->cond_t), use_op ? op_str(t->op) : "");
 snprintf_range(t->init_t, sb, t->y);
}

/* Generate and validate test case based on specific combination of setup
 * register ranges (including their expected num_t domain), and conditional
 * operation to perform (including num_t domain in which it has to be
 * performed)
 */
static int verify_case_op(enum num_t init_t, enum num_t cond_t,
     struct range x, struct range y, enum op op)
{
 char log_buf[256 * 1024];
 size_t log_sz = sizeof(log_buf);
 int err, false_pos = 0, true_pos = 0, branch_taken;
 struct reg_state fr1, fr2, tr1, tr2;
 struct reg_state fe1, fe2, te1, te2;
 bool failed = false;
 struct case_spec spec = {
  .init_subregs = (init_t == U32 || init_t == S32),
  .setup_subregs = (init_t == U32 || init_t == S32),
  .setup_signed = (init_t == S64 || init_t == S32),
  .compare_subregs = (cond_t == U32 || cond_t == S32),
  .compare_signed = (cond_t == S64 || cond_t == S32),
 };

 log_buf[0] = '\0';

 sim_case(init_t, cond_t, x, y, op, &fe1, &fe2, &te1, &te2, &branch_taken);

 err = load_range_cmp_prog(x, y, op, branch_taken, spec,
      log_buf, log_sz, &false_pos, &true_pos);
 if (err) {
  ASSERT_OK(err, "load_range_cmp_prog");
  failed = true;
 }

 err = parse_range_cmp_log(log_buf, spec, false_pos, true_pos,
      &fr1, &fr2, &tr1, &tr2);
 if (err) {
  ASSERT_OK(err, "parse_range_cmp_log");
  failed = true;
 }

 if (!assert_reg_state_eq(&fr1, &fe1, "false_reg1") ||
     !assert_reg_state_eq(&fr2, &fe2, "false_reg2") ||
     !assert_reg_state_eq(&tr1, &te1, "true_reg1") ||
     !assert_reg_state_eq(&tr2, &te2, "true_reg2")) {
  failed = true;
 }

 if (failed || env.verbosity >= VERBOSE_NORMAL) {
  if (failed || env.verbosity >= VERBOSE_VERY) {
   printf("VERIFIER LOG:\n========================\n");
   print_verifier_log(log_buf);
   printf("=====================\n");
  }
  printf("ACTUAL FALSE1: "); print_reg_state(&fr1, "\n");
  printf("EXPECTED FALSE1: "); print_reg_state(&fe1, "\n");
  printf("ACTUAL FALSE2: "); print_reg_state(&fr2, "\n");
  printf("EXPECTED FALSE2: "); print_reg_state(&fe2, "\n");
  printf("ACTUAL TRUE1: "); print_reg_state(&tr1, "\n");
  printf("EXPECTED TRUE1: "); print_reg_state(&te1, "\n");
  printf("ACTUAL TRUE2: "); print_reg_state(&tr2, "\n");
  printf("EXPECTED TRUE2: "); print_reg_state(&te2, "\n");

  return failed ? -EINVAL : 0;
 }

 return 0;
}

/* Given setup ranges and number types, go over all supported operations,
 * generating individual subtest for each allowed combination
 */
static int verify_case_opt(struct ctx *ctx, enum num_t init_t, enum num_t cond_t,
      struct range x, struct range y, bool is_subtest)
{
 DEFINE_STRBUF(sb, 256);
 int err;
 struct subtest_case sub = {
  .init_t = init_t,
  .cond_t = cond_t,
  .x = x,
  .y = y,
 };

 sb->pos = 0; /* reset position in strbuf */
 subtest_case_str(sb, &sub, false /* ignore op */);
 if (is_subtest && !test__start_subtest(sb->buf))
  return 0;

 for (sub.op = first_op; sub.op <= last_op; sub.op++) {
  sb->pos = 0; /* reset position in strbuf */
  subtest_case_str(sb, &sub, true /* print op */);

  if (env.verbosity >= VERBOSE_NORMAL) /* this speeds up debugging */
   printf("TEST CASE: %s\n", sb->buf);

  err = verify_case_op(init_t, cond_t, x, y, sub.op);
  if (err || env.verbosity >= VERBOSE_NORMAL)
   ASSERT_OK(err, sb->buf);
  if (err) {
   ctx->cur_failure_cnt++;
   if (ctx->cur_failure_cnt > ctx->max_failure_cnt)
    return err;
   return 0; /* keep testing other cases */
  }
  ctx->case_cnt++;
  if ((ctx->case_cnt % 10000) == 0) {
   double progress = (ctx->case_cnt + 0.0) / ctx->total_case_cnt;
   u64 elapsed_ns = get_time_ns() - ctx->start_ns;
   double remain_ns = elapsed_ns / progress * (1 - progress);

   fprintf(env.stderr_saved, "PROGRESS (%s): %d/%d (%.2lf%%), "
         "elapsed %llu mins (%.2lf hrs), "
         "ETA %.0lf mins (%.2lf hrs)\n",
    ctx->progress_ctx,
    ctx->case_cnt, ctx->total_case_cnt, 100.0 * progress,
    elapsed_ns / 1000000000 / 60,
    elapsed_ns / 1000000000.0 / 3600,
    remain_ns / 1000000000.0 / 60,
    remain_ns / 1000000000.0 / 3600);
  }
 }

 return 0;
}

static int verify_case(struct ctx *ctx, enum num_t init_t, enum num_t cond_t,
         struct range x, struct range y)
{
 return verify_case_opt(ctx, init_t, cond_t, x, y, true /* is_subtest */);
}

/* ================================
 * GENERATED CASES FROM SEED VALUES
 * ================================
 */
static int u64_cmp(const void *p1, const void *p2)
{
 u64 x1 = *(const u64 *)p1, x2 = *(const u64 *)p2;

 return x1 != x2 ? (x1 < x2 ? -1 : 1) : 0;
}

static int u32_cmp(const void *p1, const void *p2)
{
 u32 x1 = *(const u32 *)p1, x2 = *(const u32 *)p2;

 return x1 != x2 ? (x1 < x2 ? -1 : 1) : 0;
}

static int s64_cmp(const void *p1, const void *p2)
{
 s64 x1 = *(const s64 *)p1, x2 = *(const s64 *)p2;

 return x1 != x2 ? (x1 < x2 ? -1 : 1) : 0;
}

static int s32_cmp(const void *p1, const void *p2)
{
 s32 x1 = *(const s32 *)p1, x2 = *(const s32 *)p2;

 return x1 != x2 ? (x1 < x2 ? -1 : 1) : 0;
}

/* Generate valid unique constants from seeds, both signed and unsigned */
static void gen_vals(struct ctx *ctx)
{
 int i, j, cnt = 0;

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(upper_seeds); i++) {
  for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(lower_seeds); j++) {
   ctx->uvals[cnt++] = (((u64)upper_seeds[i]) << 32) | lower_seeds[j];
  }
 }

 /* sort and compact uvals (i.e., it's `sort | uniq`) */
 qsort(ctx->uvals, cnt, sizeof(*ctx->uvals), u64_cmp);
 for (i = 1, j = 0; i < cnt; i++) {
  if (ctx->uvals[j] == ctx->uvals[i])
   continue;
  j++;
  ctx->uvals[j] = ctx->uvals[i];
 }
 ctx->val_cnt = j + 1;

 /* we have exactly the same number of s64 values, they are just in
 * a different order than u64s, so just sort them differently
 */
 for (i = 0; i < ctx->val_cnt; i++)
  ctx->svals[i] = ctx->uvals[i];
 qsort(ctx->svals, ctx->val_cnt, sizeof(*ctx->svals), s64_cmp);

 if (env.verbosity >= VERBOSE_SUPER) {
  DEFINE_STRBUF(sb1, 256);
  DEFINE_STRBUF(sb2, 256);

  for (i = 0; i < ctx->val_cnt; i++) {
   sb1->pos = sb2->pos = 0;
   snprintf_num(U64, sb1, ctx->uvals[i]);
   snprintf_num(S64, sb2, ctx->svals[i]);
   printf("SEED #%d: u64=%-20s s64=%-20s\n", i, sb1->buf, sb2->buf);
  }
 }

 /* 32-bit values are generated separately */
 cnt = 0;
 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(lower_seeds); i++) {
  ctx->usubvals[cnt++] = lower_seeds[i];
 }

 /* sort and compact usubvals (i.e., it's `sort | uniq`) */
 qsort(ctx->usubvals, cnt, sizeof(*ctx->usubvals), u32_cmp);
 for (i = 1, j = 0; i < cnt; i++) {
  if (ctx->usubvals[j] == ctx->usubvals[i])
   continue;
  j++;
  ctx->usubvals[j] = ctx->usubvals[i];
 }
 ctx->subval_cnt = j + 1;

 for (i = 0; i < ctx->subval_cnt; i++)
  ctx->ssubvals[i] = ctx->usubvals[i];
 qsort(ctx->ssubvals, ctx->subval_cnt, sizeof(*ctx->ssubvals), s32_cmp);

 if (env.verbosity >= VERBOSE_SUPER) {
  DEFINE_STRBUF(sb1, 256);
  DEFINE_STRBUF(sb2, 256);

  for (i = 0; i < ctx->subval_cnt; i++) {
   sb1->pos = sb2->pos = 0;
   snprintf_num(U32, sb1, ctx->usubvals[i]);
   snprintf_num(S32, sb2, ctx->ssubvals[i]);
   printf("SUBSEED #%d: u32=%-10s s32=%-10s\n", i, sb1->buf, sb2->buf);
  }
 }
}

/* Generate valid ranges from upper/lower seeds */
static int gen_ranges(struct ctx *ctx)
{
 int i, j, cnt = 0;

 for (i = 0; i < ctx->val_cnt; i++) {
  for (j = i; j < ctx->val_cnt; j++) {
   if (env.verbosity >= VERBOSE_SUPER) {
    DEFINE_STRBUF(sb1, 256);
    DEFINE_STRBUF(sb2, 256);

    sb1->pos = sb2->pos = 0;
    snprintf_range(U64, sb1, range(U64, ctx->uvals[i], ctx->uvals[j]));
    snprintf_range(S64, sb2, range(S64, ctx->svals[i], ctx->svals[j]));
    printf("RANGE #%d: u64=%-40s s64=%-40s\n", cnt, sb1->buf, sb2->buf);
   }
   cnt++;
  }
 }
 ctx->range_cnt = cnt;

 ctx->uranges = calloc(ctx->range_cnt, sizeof(*ctx->uranges));
 if (!ASSERT_OK_PTR(ctx->uranges, "uranges_calloc"))
  return -EINVAL;
 ctx->sranges = calloc(ctx->range_cnt, sizeof(*ctx->sranges));
 if (!ASSERT_OK_PTR(ctx->sranges, "sranges_calloc"))
  return -EINVAL;

 cnt = 0;
 for (i = 0; i < ctx->val_cnt; i++) {
  for (j = i; j < ctx->val_cnt; j++) {
   ctx->uranges[cnt] = range(U64, ctx->uvals[i], ctx->uvals[j]);
   ctx->sranges[cnt] = range(S64, ctx->svals[i], ctx->svals[j]);
   cnt++;
  }
 }

 cnt = 0;
 for (i = 0; i < ctx->subval_cnt; i++) {
  for (j = i; j < ctx->subval_cnt; j++) {
   if (env.verbosity >= VERBOSE_SUPER) {
    DEFINE_STRBUF(sb1, 256);
    DEFINE_STRBUF(sb2, 256);

    sb1->pos = sb2->pos = 0;
    snprintf_range(U32, sb1, range(U32, ctx->usubvals[i], ctx->usubvals[j]));
    snprintf_range(S32, sb2, range(S32, ctx->ssubvals[i], ctx->ssubvals[j]));
    printf("SUBRANGE #%d: u32=%-20s s32=%-20s\n", cnt, sb1->buf, sb2->buf);
   }
   cnt++;
  }
 }
 ctx->subrange_cnt = cnt;

 ctx->usubranges = calloc(ctx->subrange_cnt, sizeof(*ctx->usubranges));
 if (!ASSERT_OK_PTR(ctx->usubranges, "usubranges_calloc"))
  return -EINVAL;
 ctx->ssubranges = calloc(ctx->subrange_cnt, sizeof(*ctx->ssubranges));
 if (!ASSERT_OK_PTR(ctx->ssubranges, "ssubranges_calloc"))
  return -EINVAL;

 cnt = 0;
 for (i = 0; i < ctx->subval_cnt; i++) {
  for (j = i; j < ctx->subval_cnt; j++) {
   ctx->usubranges[cnt] = range(U32, ctx->usubvals[i], ctx->usubvals[j]);
   ctx->ssubranges[cnt] = range(S32, ctx->ssubvals[i], ctx->ssubvals[j]);
   cnt++;
  }
 }

 return 0;
}

static int parse_env_vars(struct ctx *ctx)
{
 const char *s;

 if ((s = getenv("REG_BOUNDS_MAX_FAILURE_CNT"))) {
  errno = 0;
  ctx->max_failure_cnt = strtol(s, NULL, 10);
  if (errno || ctx->max_failure_cnt < 0) {
   ASSERT_OK(-errno, "REG_BOUNDS_MAX_FAILURE_CNT");
   return -EINVAL;
  }
 }

 if ((s = getenv("REG_BOUNDS_RAND_CASE_CNT"))) {
  errno = 0;
  ctx->rand_case_cnt = strtol(s, NULL, 10);
  if (errno || ctx->rand_case_cnt < 0) {
   ASSERT_OK(-errno, "REG_BOUNDS_RAND_CASE_CNT");
   return -EINVAL;
  }
 }

 if ((s = getenv("REG_BOUNDS_RAND_SEED"))) {
  errno = 0;
  ctx->rand_seed = strtoul(s, NULL, 10);
  if (errno) {
   ASSERT_OK(-errno, "REG_BOUNDS_RAND_SEED");
   return -EINVAL;
  }
 }

 return 0;
}

static int prepare_gen_tests(struct ctx *ctx)
{
 const char *s;
 int err;

 if (!(s = getenv("SLOW_TESTS")) || strcmp(s, "1") != 0) {
  test__skip();
  return -ENOTSUP;
 }

 err = parse_env_vars(ctx);
 if (err)
  return err;

 gen_vals(ctx);
 err = gen_ranges(ctx);
 if (err) {
  ASSERT_OK(err, "gen_ranges");
  return err;
 }

 return 0;
}

/* Go over generated constants and ranges and validate various supported
 * combinations of them
 */
static void validate_gen_range_vs_const_64(enum num_t init_t, enum num_t cond_t)
{
 struct ctx ctx;
 struct range rconst;
 const struct range *ranges;
 const u64 *vals;
 int i, j;

 memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));

 if (prepare_gen_tests(&ctx))
  goto cleanup;

 ranges = init_t == U64 ? ctx.uranges : ctx.sranges;
 vals = init_t == U64 ? ctx.uvals : (const u64 *)ctx.svals;

 ctx.total_case_cnt = (last_op - first_op + 1) * (2 * ctx.range_cnt * ctx.val_cnt);
 ctx.start_ns = get_time_ns();
 snprintf(ctx.progress_ctx, sizeof(ctx.progress_ctx),
   "RANGE x CONST, %s -> %s",
   t_str(init_t), t_str(cond_t));

 for (i = 0; i < ctx.val_cnt; i++) {
  for (j = 0; j < ctx.range_cnt; j++) {
   rconst = range(init_t, vals[i], vals[i]);

   /* (u64|s64)(<range> x <const>) */
   if (verify_case(&ctx, init_t, cond_t, ranges[j], rconst))
    goto cleanup;
   /* (u64|s64)(<const> x <range>) */
   if (verify_case(&ctx, init_t, cond_t, rconst, ranges[j]))
    goto cleanup;
  }
 }

cleanup:
 cleanup_ctx(&ctx);
}

static void validate_gen_range_vs_const_32(enum num_t init_t, enum num_t cond_t)
{
 struct ctx ctx;
 struct range rconst;
 const struct range *ranges;
 const u32 *vals;
 int i, j;

 memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));

 if (prepare_gen_tests(&ctx))
  goto cleanup;

 ranges = init_t == U32 ? ctx.usubranges : ctx.ssubranges;
 vals = init_t == U32 ? ctx.usubvals : (const u32 *)ctx.ssubvals;

 ctx.total_case_cnt = (last_op - first_op + 1) * (2 * ctx.subrange_cnt * ctx.subval_cnt);
 ctx.start_ns = get_time_ns();
 snprintf(ctx.progress_ctx, sizeof(ctx.progress_ctx),
   "RANGE x CONST, %s -> %s",
   t_str(init_t), t_str(cond_t));

 for (i = 0; i < ctx.subval_cnt; i++) {
  for (j = 0; j < ctx.subrange_cnt; j++) {
   rconst = range(init_t, vals[i], vals[i]);

   /* (u32|s32)(<range> x <const>) */
   if (verify_case(&ctx, init_t, cond_t, ranges[j], rconst))
    goto cleanup;
   /* (u32|s32)(<const> x <range>) */
   if (verify_case(&ctx, init_t, cond_t, rconst, ranges[j]))
    goto cleanup;
  }
 }

cleanup:
 cleanup_ctx(&ctx);
}

static void validate_gen_range_vs_range(enum num_t init_t, enum num_t cond_t)
{
 struct ctx ctx;
 const struct range *ranges;
 int i, j, rcnt;

 memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));

 if (prepare_gen_tests(&ctx))
  goto cleanup;

 switch (init_t)
 {
 case U64:
  ranges = ctx.uranges;
  rcnt = ctx.range_cnt;
  break;
 case U32:
  ranges = ctx.usubranges;
  rcnt = ctx.subrange_cnt;
  break;
 case S64:
  ranges = ctx.sranges;
  rcnt = ctx.range_cnt;
  break;
 case S32:
  ranges = ctx.ssubranges;
  rcnt = ctx.subrange_cnt;
  break;
 default:
  printf("validate_gen_range_vs_range!\n");
  exit(1);
 }

 ctx.total_case_cnt = (last_op - first_op + 1) * (2 * rcnt * (rcnt + 1) / 2);
 ctx.start_ns = get_time_ns();
 snprintf(ctx.progress_ctx, sizeof(ctx.progress_ctx),
   "RANGE x RANGE, %s -> %s",
   t_str(init_t), t_str(cond_t));

 for (i = 0; i < rcnt; i++) {
  for (j = i; j < rcnt; j++) {
   /* (<range> x <range>) */
   if (verify_case(&ctx, init_t, cond_t, ranges[i], ranges[j]))
    goto cleanup;
   if (verify_case(&ctx, init_t, cond_t, ranges[j], ranges[i]))
    goto cleanup;
  }
 }

cleanup:
 cleanup_ctx(&ctx);
}

/* Go over thousands of test cases generated from initial seed values.
 * Given this take a long time, guard this begind SLOW_TESTS=1 envvar. If
 * envvar is not set, this test is skipped during test_progs testing.
 *
 * We split this up into smaller subsets based on initialization and
 * conditional numeric domains to get an easy parallelization with test_progs'
 * -j argument.
 */

/* RANGE x CONST, U64 initial range */
void test_reg_bounds_gen_consts_u64_u64(void) { validate_gen_range_vs_const_64(U64, U64); }
void test_reg_bounds_gen_consts_u64_s64(void) { validate_gen_range_vs_const_64(U64, S64); }
void test_reg_bounds_gen_consts_u64_u32(void) { validate_gen_range_vs_const_64(U64, U32); }
void test_reg_bounds_gen_consts_u64_s32(void) { validate_gen_range_vs_const_64(U64, S32); }
/* RANGE x CONST, S64 initial range */
void test_reg_bounds_gen_consts_s64_u64(void) { validate_gen_range_vs_const_64(S64, U64); }
void test_reg_bounds_gen_consts_s64_s64(void) { validate_gen_range_vs_const_64(S64, S64); }
void test_reg_bounds_gen_consts_s64_u32(void) { validate_gen_range_vs_const_64(S64, U32); }
void test_reg_bounds_gen_consts_s64_s32(void) { validate_gen_range_vs_const_64(S64, S32); }
/* RANGE x CONST, U32 initial range */
void test_reg_bounds_gen_consts_u32_u64(void) { validate_gen_range_vs_const_32(U32, U64); }
void test_reg_bounds_gen_consts_u32_s64(void) { validate_gen_range_vs_const_32(U32, S64); }
void test_reg_bounds_gen_consts_u32_u32(void) { validate_gen_range_vs_const_32(U32, U32); }
void test_reg_bounds_gen_consts_u32_s32(void) { validate_gen_range_vs_const_32(U32, S32); }
/* RANGE x CONST, S32 initial range */
void test_reg_bounds_gen_consts_s32_u64(void) { validate_gen_range_vs_const_32(S32, U64); }
void test_reg_bounds_gen_consts_s32_s64(void) { validate_gen_range_vs_const_32(S32, S64); }
void test_reg_bounds_gen_consts_s32_u32(void) { validate_gen_range_vs_const_32(S32, U32); }
void test_reg_bounds_gen_consts_s32_s32(void) { validate_gen_range_vs_const_32(S32, S32); }

/* RANGE x RANGE, U64 initial range */
void test_reg_bounds_gen_ranges_u64_u64(void) { validate_gen_range_vs_range(U64, U64); }
void test_reg_bounds_gen_ranges_u64_s64(void) { validate_gen_range_vs_range(U64, S64); }
void test_reg_bounds_gen_ranges_u64_u32(void) { validate_gen_range_vs_range(U64, U32); }
void test_reg_bounds_gen_ranges_u64_s32(void) { validate_gen_range_vs_range(U64, S32); }
/* RANGE x RANGE, S64 initial range */
void test_reg_bounds_gen_ranges_s64_u64(void) { validate_gen_range_vs_range(S64, U64); }
void test_reg_bounds_gen_ranges_s64_s64(void) { validate_gen_range_vs_range(S64, S64); }
void test_reg_bounds_gen_ranges_s64_u32(void) { validate_gen_range_vs_range(S64, U32); }
void test_reg_bounds_gen_ranges_s64_s32(void) { validate_gen_range_vs_range(S64, S32); }
/* RANGE x RANGE, U32 initial range */
void test_reg_bounds_gen_ranges_u32_u64(void) { validate_gen_range_vs_range(U32, U64); }
void test_reg_bounds_gen_ranges_u32_s64(void) { validate_gen_range_vs_range(U32, S64); }
void test_reg_bounds_gen_ranges_u32_u32(void) { validate_gen_range_vs_range(U32, U32); }
void test_reg_bounds_gen_ranges_u32_s32(void) { validate_gen_range_vs_range(U32, S32); }
/* RANGE x RANGE, S32 initial range */
void test_reg_bounds_gen_ranges_s32_u64(void) { validate_gen_range_vs_range(S32, U64); }
void test_reg_bounds_gen_ranges_s32_s64(void) { validate_gen_range_vs_range(S32, S64); }
void test_reg_bounds_gen_ranges_s32_u32(void) { validate_gen_range_vs_range(S32, U32); }
void test_reg_bounds_gen_ranges_s32_s32(void) { validate_gen_range_vs_range(S32, S32); }

#define DEFAULT_RAND_CASE_CNT 100

#define RAND_21BIT_MASK ((1 << 22) - 1)

static u64 rand_u64()
{
 /* RAND_MAX is guaranteed to be at least 1<<15, but in practice it
 * seems to be 1<<31, so we need to call it thrice to get full u64;
 * we'll use roughly equal split: 22 + 21 + 21 bits
 */
 return ((u64)random() << 42) |
        (((u64)random() & RAND_21BIT_MASK) << 21) |
        (random() & RAND_21BIT_MASK);
}

static u64 rand_const(enum num_t t)
{
 return cast_t(t, rand_u64());
}

static struct range rand_range(enum num_t t)
{
 u64 x = rand_const(t), y = rand_const(t);

 return range(t, min_t(t, x, y), max_t(t, x, y));
}

static void validate_rand_ranges(enum num_t init_t, enum num_t cond_t, bool const_range)
{
 struct ctx ctx;
 struct range range1, range2;
 int err, i;
 u64 t;

 memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));

 err = parse_env_vars(&ctx);
 if (err) {
  ASSERT_OK(err, "parse_env_vars");
  return;
 }

 if (ctx.rand_case_cnt == 0)
  ctx.rand_case_cnt = DEFAULT_RAND_CASE_CNT;
 if (ctx.rand_seed == 0)
  ctx.rand_seed = (unsigned)get_time_ns();

 srandom(ctx.rand_seed);

 ctx.total_case_cnt = (last_op - first_op + 1) * (2 * ctx.rand_case_cnt);
 ctx.start_ns = get_time_ns();
 snprintf(ctx.progress_ctx, sizeof(ctx.progress_ctx),
   "[RANDOM SEED %u] RANGE x %s, %s -> %s",
   ctx.rand_seed, const_range ? "CONST" : "RANGE",
   t_str(init_t), t_str(cond_t));

 for (i = 0; i < ctx.rand_case_cnt; i++) {
  range1 = rand_range(init_t);
  if (const_range) {
   t = rand_const(init_t);
   range2 = range(init_t, t, t);
  } else {
   range2 = rand_range(init_t);
  }

  /* <range1> x <range2> */
  if (verify_case_opt(&ctx, init_t, cond_t, range1, range2, false /* !is_subtest */))
   goto cleanup;
  /* <range2> x <range1> */
  if (verify_case_opt(&ctx, init_t, cond_t, range2, range1, false /* !is_subtest */))
   goto cleanup;
 }

cleanup:
 /* make sure we report random seed for reproducing */
 ASSERT_TRUE(true, ctx.progress_ctx);
 cleanup_ctx(&ctx);
}

/* [RANDOM] RANGE x CONST, U64 initial range */
void test_reg_bounds_rand_consts_u64_u64(void) { validate_rand_ranges(U64, U64, true /* const */); }
void test_reg_bounds_rand_consts_u64_s64(void) { validate_rand_ranges(U64, S64, true /* const */); }
void test_reg_bounds_rand_consts_u64_u32(void) { validate_rand_ranges(U64, U32, true /* const */); }
void test_reg_bounds_rand_consts_u64_s32(void) { validate_rand_ranges(U64, S32, true /* const */); }
/* [RANDOM] RANGE x CONST, S64 initial range */
void test_reg_bounds_rand_consts_s64_u64(void) { validate_rand_ranges(S64, U64, true /* const */); }
void test_reg_bounds_rand_consts_s64_s64(void) { validate_rand_ranges(S64, S64, true /* const */); }
void test_reg_bounds_rand_consts_s64_u32(void) { validate_rand_ranges(S64, U32, true /* const */); }
void test_reg_bounds_rand_consts_s64_s32(void) { validate_rand_ranges(S64, S32, true /* const */); }
/* [RANDOM] RANGE x CONST, U32 initial range */
void test_reg_bounds_rand_consts_u32_u64(void) { validate_rand_ranges(U32, U64, true /* const */); }
void test_reg_bounds_rand_consts_u32_s64(void) { validate_rand_ranges(U32, S64, true /* const */); }
void test_reg_bounds_rand_consts_u32_u32(void) { validate_rand_ranges(U32, U32, true /* const */); }
void test_reg_bounds_rand_consts_u32_s32(void) { validate_rand_ranges(U32, S32, true /* const */); }
/* [RANDOM] RANGE x CONST, S32 initial range */
void test_reg_bounds_rand_consts_s32_u64(void) { validate_rand_ranges(S32, U64, true /* const */); }
void test_reg_bounds_rand_consts_s32_s64(void) { validate_rand_ranges(S32, S64, true /* const */); }
void test_reg_bounds_rand_consts_s32_u32(void) { validate_rand_ranges(S32, U32, true /* const */); }
void test_reg_bounds_rand_consts_s32_s32(void) { validate_rand_ranges(S32, S32, true /* const */); }

/* [RANDOM] RANGE x RANGE, U64 initial range */
void test_reg_bounds_rand_ranges_u64_u64(void) { validate_rand_ranges(U64, U64, false /* range */); }
void test_reg_bounds_rand_ranges_u64_s64(void) { validate_rand_ranges(U64, S64, false /* range */); }
void test_reg_bounds_rand_ranges_u64_u32(void) { validate_rand_ranges(U64, U32, false /* range */); }
void test_reg_bounds_rand_ranges_u64_s32(void) { validate_rand_ranges(U64, S32, false /* range */); }
/* [RANDOM] RANGE x RANGE, S64 initial range */
void test_reg_bounds_rand_ranges_s64_u64(void) { validate_rand_ranges(S64, U64, false /* range */); }
void test_reg_bounds_rand_ranges_s64_s64(void) { validate_rand_ranges(S64, S64, false /* range */); }
void test_reg_bounds_rand_ranges_s64_u32(void) { validate_rand_ranges(S64, U32, false /* range */); }
void test_reg_bounds_rand_ranges_s64_s32(void) { validate_rand_ranges(S64, S32, false /* range */); }
/* [RANDOM] RANGE x RANGE, U32 initial range */
void test_reg_bounds_rand_ranges_u32_u64(void) { validate_rand_ranges(U32, U64, false /* range */); }
void test_reg_bounds_rand_ranges_u32_s64(void) { validate_rand_ranges(U32, S64, false /* range */); }
void test_reg_bounds_rand_ranges_u32_u32(void) { validate_rand_ranges(U32, U32, false /* range */); }
void test_reg_bounds_rand_ranges_u32_s32(void) { validate_rand_ranges(U32, S32, false /* range */); }
/* [RANDOM] RANGE x RANGE, S32 initial range */
void test_reg_bounds_rand_ranges_s32_u64(void) { validate_rand_ranges(S32, U64, false /* range */); }
void test_reg_bounds_rand_ranges_s32_s64(void) { validate_rand_ranges(S32, S64, false /* range */); }
void test_reg_bounds_rand_ranges_s32_u32(void) { validate_rand_ranges(S32, U32, false /* range */); }
void test_reg_bounds_rand_ranges_s32_s32(void) { validate_rand_ranges(S32, S32, false /* range */); }

/* A set of hard-coded "interesting" cases to validate as part of normal
 * test_progs test runs
 */
static struct subtest_case crafted_cases[] = {
 {U64, U64, {0, 0xffffffff}, {0, 0}},
 {U64, U64, {0, 0x80000000}, {0, 0}},
 {U64, U64, {0x100000000ULL, 0x100000100ULL}, {0, 0}},
 {U64, U64, {0x100000000ULL, 0x180000000ULL}, {0, 0}},
 {U64, U64, {0x100000000ULL, 0x1ffffff00ULL}, {0, 0}},
 {U64, U64, {0x100000000ULL, 0x1ffffff01ULL}, {0, 0}},
 {U64, U64, {0x100000000ULL, 0x1fffffffeULL}, {0, 0}},
 {U64, U64, {0x100000001ULL, 0x1000000ffULL}, {0, 0}},

 /* single point overlap, interesting BPF_EQ and BPF_NE interactions */
 {U64, U64, {0, 1}, {1, 0x80000000}},
 {U64, S64, {0, 1}, {1, 0x80000000}},
 {U64, U32, {0, 1}, {1, 0x80000000}},
 {U64, S32, {0, 1}, {1, 0x80000000}},

 {U64, S64, {0, 0xffffffff00000000ULL}, {0, 0}},
 {U64, S64, {0x7fffffffffffffffULL, 0xffffffff00000000ULL}, {0, 0}},
 {U64, S64, {0x7fffffff00000001ULL, 0xffffffff00000000ULL}, {0, 0}},
 {U64, S64, {0, 0xffffffffULL}, {1, 1}},
 {U64, S64, {0, 0xffffffffULL}, {0x7fffffff, 0x7fffffff}},

 {U64, U32, {0, 0x100000000}, {0, 0}},
 {U64, U32, {0xfffffffe, 0x100000000}, {0x80000000, 0x80000000}},

 {U64, S32, {0, 0xffffffff00000000ULL}, {0, 0}},
 /* these are tricky cases where lower 32 bits allow to tighten 64
 * bit boundaries based on tightened lower 32 bit boundaries
 */
 {U64, S32, {0, 0x0ffffffffULL}, {0, 0}},
 {U64, S32, {0, 0x100000000ULL}, {0, 0}},
 {U64, S32, {0, 0x100000001ULL}, {0, 0}},
 {U64, S32, {0, 0x180000000ULL}, {0, 0}},
 {U64, S32, {0, 0x17fffffffULL}, {0, 0}},
 {U64, S32, {0, 0x180000001ULL}, {0, 0}},

 /* verifier knows about [-1, 0] range for s32 for this case already */
 {S64, S64, {0xffffffffffffffffULL, 0}, {0xffffffff00000000ULL, 0xffffffff00000000ULL}},
 /* but didn't know about these cases initially */
 {U64, U64, {0xffffffff, 0x100000000ULL}, {0, 0}}, /* s32: [-1, 0] */
 {U64, U64, {0xffffffff, 0x100000001ULL}, {0, 0}}, /* s32: [-1, 1] */

 /* longer convergence case: learning from u64 -> s64 -> u64 -> u32,
 * arriving at u32: [1, U32_MAX] (instead of more pessimistic [0, U32_MAX])
 */
 {S64, U64, {0xffffffff00000001ULL, 0}, {0xffffffff00000000ULL, 0xffffffff00000000ULL}},

 {U32, U32, {1, U32_MAX}, {0, 0}},

 {U32, S32, {0, U32_MAX}, {U32_MAX, U32_MAX}},

 {S32, U64, {(u32)S32_MIN, (u32)S32_MIN}, {(u32)(s32)-255, 0}},
 {S32, S64, {(u32)S32_MIN, (u32)(s32)-255}, {(u32)(s32)-2, 0}},
 {S32, S64, {0, 1}, {(u32)S32_MIN, (u32)S32_MIN}},
 {S32, U32, {(u32)S32_MIN, (u32)S32_MIN}, {(u32)S32_MIN, (u32)S32_MIN}},

 /* edge overlap testings for BPF_NE */
 {U64, U64, {0, U64_MAX}, {U64_MAX, U64_MAX}},
 {U64, U64, {0, U64_MAX}, {0, 0}},
 {S64, U64, {S64_MIN, 0}, {S64_MIN, S64_MIN}},
 {S64, U64, {S64_MIN, 0}, {0, 0}},
 {S64, U64, {S64_MIN, S64_MAX}, {S64_MAX, S64_MAX}},
 {U32, U32, {0, U32_MAX}, {0, 0}},
 {U32, U32, {0, U32_MAX}, {U32_MAX, U32_MAX}},
 {S32, U32, {(u32)S32_MIN, 0}, {0, 0}},
 {S32, U32, {(u32)S32_MIN, 0}, {(u32)S32_MIN, (u32)S32_MIN}},
 {S32, U32, {(u32)S32_MIN, S32_MAX}, {S32_MAX, S32_MAX}},
 {S64, U32, {0x0, 0x1f}, {0xffffffff80000000ULL, 0x000000007fffffffULL}},
 {S64, U32, {0x0, 0x1f}, {0xffffffffffff8000ULL, 0x0000000000007fffULL}},
 {S64, U32, {0x0, 0x1f}, {0xffffffffffffff80ULL, 0x000000000000007fULL}},
};

/* Go over crafted hard-coded cases. This is fast, so we do it as part of
 * normal test_progs run.
 */
void test_reg_bounds_crafted(void)
{
 struct ctx ctx;
 int i;

 memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(crafted_cases); i++) {
  struct subtest_case *c = &crafted_cases[i];

  verify_case(&ctx, c->init_t, c->cond_t, c->x, c->y);
  verify_case(&ctx, c->init_t, c->cond_t, c->y, c->x);
 }

 cleanup_ctx(&ctx);
}