LLVM使用其他Pass的结果

之前的工作一直集中在clang中，最近有点空闲时间，又重新熟悉了一下Pass的书写过程。（参考LLVM CookBook和http://llvm.org/docs/WritingAnLLVMPass.html）

比如要实现一个基本的读取函数名的Pass，比如FuncBlockCount.cpp

#include "llvm/Pass.h"
#include "llvm/IR/Function.h"
#include "llvm/Support/raw_ostream.h"

// ./opt load ../lib/FuncBlockCount.so -funcblockcount sample.ll
using namespace llvm;
namespace{
    struct FuncBlockCount : public FunctionPass {
        static char ID;
        FuncBlockCount() : FunctionPass(ID) { }
        bool runOnFunction(Function& F) override {
            errs() << "Function" << F.getName() << '\n';
            return false;
        }
    };
    char FuncBlockCount::ID = 0;
    static RegisterPass<FuncBlockCount> X("funcblockcount", "Function Block Count", false, false);
}

大概过程就是，实现一个类（在C++中，struct和class只是有一些访问控制的不同，具体可以百度），这个类需要继承至各种Pass，一般都是从FunctionPass作为入口，如果你对全局信息有需求的话，建议可以考虑ASTModule。

然后需要一个ID，其实这个ID不是特别关键，然后是注册Pass，有4个参数，第一个是执行的时候调用的命令，第二个是介绍。

看起来非常简单，就是三步：

1.写一个带有runOnxxx的类，这个类需要继承至Pass

2. 给一个初始ID

3.注册Pass

花几分钟读一下代码，其实发现最简单的Pass其实就是这么简单

写好了代码，下面介绍如何进行编译和链接，由于现在llvm主要依靠cmake来生成Makefile文件，所以要想这个Pass能运行，需要在合适的地方写CMakeList.txt文件。

这里，为了简化，介绍最简单的方式。在your_src_dir/lib/Transforms/下，新建一个文件夹，我这里新建的是FuncBlockCount，如果一切都正常的话，下边一般会有Scalar,Vectorize,Hello等这几个文件夹

在Transforms目录下的CMakeLists.txt中添加

add_subdirectory(FuncBlockCount)

切换到新建的FuncBlockCount下，将刚才FuncBlockCount.cpp复制到下边，然后新建CMakeLists.txt，内容如下：

add_llvm_loadable_module( FuncBlockCount
  FuncBlockCount.cpp

  DEPENDS
  intrinsics_gen
 )

然后重新cmake，make就可以生成FuncBlockCount.so文件了

写一个简单的sample.c测试一下

int foo(int n, int m)
{
        int sum = 0;
        sum = n + m;
        return sum;
}

使用-emit-llvm生成ll文件

./clang -O0 -S -emit-llvm sample.c -o sample.ll

再用opt加载就可以了

./opt -load ../lib/FuncBlockCount.so -funcblockcount sample.ll

可以看到，成功的输出了

Functionfoo

这里，我们已经成功地完成了一个Pass，下面我们希望能做一点有挑战的事情，在我们的Pass中使用其他Pass，这里我们使用LoopInfoWrapperPass，这是一个分析循环信息的Pass

在FuncBlockCount.cpp中插入

namespace {
  // Hello2 - The second implementation with getAnalysisUsage implemented.
  struct GetLoopInfo2 : public FunctionPass {
    static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
    GetLoopInfo2() : FunctionPass(ID) {}

    bool runOnFunction(Function &F) override {
      LoopInfo *LI = &getAnalysis<LoopInfoWrapperPass>().getLoopInfo();
      errs() <<"Function "<< F.getName() << '\n';
      for(Loop *L : *LI)
      {
          countBlocksInLoop(L, 0);
      }
      return false;
    }

    // We don't modify the program, so we preserve all analyses.
    void countBlocksInLoop(Loop* L, unsigned nest) {
      unsigned num_Blocks = 0;
      Loop::block_iterator bb;
      for(bb = L->block_begin(); bb != L->block_end(); ++bb)
      {
          num_Blocks ++;
      }
      errs() << "Loop Level "<< nest << " has "<< num_Blocks<< " Blocks\n";
      std::vector<Loop*> subLoops =L->getSubLoops();
      Loop::iterator j, f;
      for(j = subLoops.begin(), f= subLoops.end();j!=f;++j)
          countBlocksInLoop(*j, nest+1);
    }
    
    void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
      AU.addRequired<LoopInfoWrapperPass>();
      //AU.setPreservesAll();
    }
  };
  
}
char GetLoopInfo2::ID = 0;
static RegisterPass<GetLoopInfo2> Y("getLoopInfo2", "Get LoopInfo2");

这里其他部分变化不大，对于结构方面，添加了一个新的函数getAnalysisUsage，这个函数重载了原来Pass中的对应函数，告诉Pass管理器，我们的Pass依赖于LoopInfoWrapperPass

重新编译生成后，我们新写一个测试例子，刚才的例子太简单了，都没有循环结构，完全无法体现出这个Pass的作用

sample1.cpp

//    ./opt load ../lib/FuncBlockCount.so -getLoopInfo2 sample1.ll
int main(int argc, char** argv)
{
    int i,j,k , t= 0;
    for(i=0; i< 10;i++)
    {
        for(j=0;j<10;j++)
        {
            for(k=0;k<10;k++)
            {
                t++;
            }    
        }
        for(j=0;j<10;++j)
        {
            t++;
        }
    }
    for(i=0;i<20;i++)
    {
        for(j=0;j<20;j++)
        {
            t++;
        }
    }
    return t;
}

生成sample1.ll文件后，使用如下命令

./opt -load ../lib/FuncBlockCount.so -getLoopInfo2 sample1.ll -disable-output -debug-pass=Structure

成功可以看到输出：

如果不使用调试pass的方式，就是去掉-debug-pass选项，只有

但是，如果你忘记了添加对LoopInfoWrapperPass的依赖，那么就会呈现类似的报错信息

LLVM使用其他Pass的结果

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