开发和调试第一个 LLVM Pass

Posted 2020-08-18

1. 下载和编译 LLVM

LLVM 下载地址 http://releases.llvm.org/download.html，
目前最新版是 6.0.0，下载完成之后，执行 tar 解压 llvm 包：

tar -xzvf llvm-6.0.0.src.tar.xz

再下载 Clang 解压：

tar -xzvf cfe-6.0.0.src.tar.xz

将 cfe-6.0.0.src 目录复制到 llvm-6.0.0.src/tools，重命名为 clang。通过 brew 安装 cmake：

brew install cmake

然后在命令行下切换到 llvm-6.0.0.src 目录，新建 build 目录，切换到 build 目录执行 cmake 生成配置文件，命令如下：

mkdir build
cd build
cmake -G Xcode CMAKE_BUILD_TYPE="Debug" ..

执行完成之后，可以看到 Xcode 的工程文件 LLVM.xcodeproj，打开工程文件，会提示是否自动创建 Schemes，如图所示：

点击 Manually Manage Schemes 手动创建，添加 ALL_BUILD，如图所示：

然后在 Xcode 上进行编译，编译过程比如慢，可能得二十分钟到半小时左右，全部编译完文件会在 11G 左右。

2. 编写 Pass 代码

我们编写第一个 Pass 的功能很简单，只是输出程序中的每个方法名，操作步骤如下：

(1) 在 lib/Transforms 目录下新建一个文件夹，文件夹名称为 TestPass，在 TestPass 目录下创建文件 TestPass.cpp，代码如下：

//导入头文件
#include "llvm/ADT/Statistic.h"
#include "llvm/IR/Function.h"
#include "llvm/Pass.h"
#include "llvm/Support/raw_ostream.h"

using namespace llvm;  //指定所使用的 LLVM 命名空间

namespace {

  //定义 First 类继承自 FunctionPass
  struct First : public FunctionPass {
    static char ID; // Pass ID
    First() : FunctionPass(ID) {}

    //定义 runOnFunction 重载继承父类的抽象虚函数
    bool runOnFunction(Function &F) override {

      //打印每个函数的名字
      errs() << "First: ";
      errs().write_escaped(F.getName()) << ‘\n‘;
      return false;
    }
  };
}

char First::ID = 0;  //初始化 Pass ID

//最后注册 FirstPass， 指定命令行参数为 First
static RegisterPass<First> X("First", "First Pass");

(2) 然后再在 lib/Transforms/TestPass 下新建 CMakeList.txt，编辑内容如下：

add_llvm_loadable_module( LLVMFirstPass
  FirstPass.cpp

  DEPENDS
  intrinsics_gen
  PLUGIN_TOOL
  opt
  )

(3) 在 lib/Transforms/CMakeLists.txt 添加 add_subdirectory(TestPass)

(4) 重新编译整个工程，添加 LLVMFirstPass 到 Scheme，如图：

编译 LLVMFirstPass 成功之后，动态库保存在 build/Debug/lib/LLVMFirstPass.dylib。

3. 使用 opt 加载和调试 Pass

(1) 编写一段测试代码：

#include <stdio.h>

int test() {

        printf("test\n");
        return 0;
}
int main(){

        int num = 1;
        printf("main %d\n", num);
        test();
        return 0;
}

编译源文件，生成 Bitcode：

clang -emit-llvm -c test.c -o test.bc

(2) 在 Xcode 中将 opt 添加到 scheme，编辑 scheme 的启动参数，-load 参数指向 LLVMFirstPass.dylib，-First 参数就是刚才在源代码里注册的参数，如图所示：

编译 opt 并运行起来，可以看到输出了程序的每个函数名称，并且前面还打印了 First 字符串，效果如下：

First: test
First: main
Program ended with exit code: 0

opt 编译成功保存在 build/Debug/bin/opt。也可以给 pass 的代码下断点，在 Xcode 上运行 opt 就可以调试 pass，效果如图：

原文地址：https://www.exchen.net/开发和调试第一个-llvm-pass.html