在 LLVM 字节码中查找循环

Posted 2023-02-22

【中文标题】在 LLVM 字节码中查找循环

【英文标题】：Find loops in LLVM bytecode

【发布时间】：2015-09-23 00:27:07

【问题描述】：

我想在 LLVM 字节码中找到简单的循环，并提取基本的 循环的信息。

例如：

 for (i=0; i<1000; i++)
    sum += i;

我想提取边界 [0, 1000)、循环变量“i”和 循环体 (sum += i)。 我该怎么办？

我阅读了 LLVM API 文档，发现了一些有用的类，比如“Loop”， “循环信息”。 但是具体怎么用就不知道了。

你能给我一些帮助吗？详细的用法可能会更有帮助。

【参考方案1】：

如果您不想使用 pass manager，您可能需要在 IR 中的每个函数上调用 llvm::LoopInfoBase 类中的 Analyze 方法（假设您使用的是 LLVM-3.4 )。但是，Analyze 方法将每个函数的 DominatorTree 作为输入，您必须首先生成它。以下代码是我用 LLVM-3.4 测试的（假设您已读取 IR 文件并将其转换为名为 module 的 Module*）：

for(llvm::Module::iterator func = module->begin(), y=module->end(); func!=y; func++)
        //get the dominatortree of the current function
        llvm::DominatorTree* DT = new llvm::DominatorTree();         
        DT->DT->recalculate(*func);
        //generate the LoopInfoBase for the current function
        llvm::LoopInfoBase<llvm::BasicBlock, llvm::Loop>* KLoop = new llvm::LoopInfoBase<llvm::BasicBlock, llvm::Loop>();
        KLoop->releaseMemory();
        KLoop->Analyze(DT->getBase());        

基本上，通过生成 KLoop，您可以获得 IR 级别的各种 LOOP 信息。您可以参考 LoopInfoBase 类中的 API 以了解详细信息。顺便说一句，您可能想要添加以下标题： "llvm/Analysis/LoopInfo.h" "llvm/Analysis/Dominators.h".

【参考方案2】：

一旦您达到 LLVM IR 级别，您请求的信息可能不再准确。例如，clang 可能已经转换了您的代码，以便 i 从 -1000 变为 0。或者它可能已经完全优化了“i”，因此没有显式的归纳变量。如果您确实需要完全按照 C 代码中的面值提取信息，那么您需要查看 clang，而不是 LLVM IR。否则，您能做的最好的事情就是计算循环行程计数，在这种情况下，请查看 ScalarEvolution pass。

检查 PowerPC 硬件循环转换通道，它很好地演示了行程计数计算：http://llvm.org/docs/doxygen/html/PPCCTRLoops_8cpp_source.html

代码相当繁重，但应该可以遵循。有趣的函数是 PPCCTRLoops::convertToCTRLoop。如果您对此有任何其他问题，我可以尝试回答。

【参考方案3】：

LLVM 只是一个库。你不会在那里找到 AST 节点。

我建议看看 Clang，它是一个基于 LLVM 构建的编译器。

也许this 是您要找的？

【参考方案4】：

就像 Matteo 所说的，为了让 LLVM 能够识别循环变量和条件，文件需要在 LLVM IR 中。问题说你在 LLVM 字节码中有它，但由于 LLVM IR 是以 SSA 形式编写的，所以谈论“循环变量”并不是真的true。我敢肯定，如果您描述一下您正在尝试做什么，以及您希望我们能提供什么类型的结果，我们可以提供进一步的帮助。

一些帮助您入门的代码：

    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const
        AU.addRequired<LoopInfo>();
    

    bool runOnLoop(Loop* L, LPPassManager&)
        BasicBlock* h = L->getHeader();
        if (BranchInst *bi = dyn_cast<BranchInst>(h->getTerminator())) 
            Value *loopCond = bi->getCondition();
        
        return false;
    

此代码 sn-p 来自常规 LLVM 通道。

【讨论】：

谢谢，安德烈亚斯。但我不习惯写 LLVM 通行证。我总是使用 LLVM 库函数来编写转换程序。输入是 LLVM 字节码文件，输出是修改后的字节码文件。有没有办法将 LLVM 传递更改为转换程序？

【参考方案5】：

只是 Junxzm 答案的更新，LLVM 3.5 中的一些引用、指针和方法已更改。

for(llvm::Module::iterator f = m->begin(), fe=m->end(); f!=fe; ++f)
        llvm::DominatorTree DT = llvm::DominatorTree();
        DT.recalculate(*f);
        llvm::LoopInfoBase<llvm::BasicBlock, llvm::Loop>* LoopInfo = new llvm::LoopInfoBase<llvm::BasicBlock, llvm::Loop>();
        LoopInfo->releaseMemory();
        LoopInfo->Analyze(DT);