如何让Clang编译为LLVM IR

Question

我希望使用 clang 将我的 C/C++ 代码编译为 LLVM 比特码，而不是二进制可执行文件。我该如何实现？

如果我已经有了 LLVM 比特码，如何将其进一步编译为二进制可执行文件？

我想在将 LLVM 比特码编译为二进制可执行文件之前添加一些自己的代码。

- pythonic

Answer 1

给定一个 C/C++ 文件 foo.c：

> clang -S -emit-llvm foo.c

生成一个LLVM IR文件 foo.ll。

可以通过直接向编译器前端传递 -emit-llvm 选项，而不是通过 -cc1 驱动程序来传递。

> clang -cc1 foo.c -emit-llvm

使用 -cc1 可以生成带有IR的foo.ll文件。同时，-cc1 还提供了一些很酷的选项，如-ast-print。想了解更多细节，请查看-cc1 --help。

要将LLVM IR进一步编译为汇编，请使用llc工具：

> llc foo.ll

使用llc工具生成汇编文件 foo.s，默认为您运行它的机器体系结构。 llc是LLVM工具之一 - 这里是其文档。

- Eli Bendersky

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这里的-S是什么作用？ - meawoppl

"S"在gcc中的意思是生成文本汇编代码而非已汇编的二进制文件。 - Eli Bendersky

啊哈。我在文档中找不到任何关于它的信息。可以安全地假设，clang 中的许多标志镜像了 gcc 的标志结构吗？ - meawoppl

@EliBendersky 你知道如何将多个.c和.h文件编译成一个可读的IR，以便我可以使用“lli theIrFile”运行IR吗？谢谢。 - cache

请问需要翻译成中文吗？如果是的话，我可以这么翻译：将每个文件编译成其自己的IR文件，然后使用LLVM链接器进行组合。 - Eli Bendersky

Answer 2

如果您有多个源文件，您可能确实想要使用链接时优化来输出整个程序的一个位码文件。其他提供的答案将导致您最终针对每个源文件都有一个位码文件。

相反，您需要使用链接时优化编译。

clang -flto -c program1.c -o program1.o
clang -flto -c program2.c -o program2.o

对于最后的链接步骤，添加参数-Wl,-plugin-opt=also-emit-llvm。

clang -flto -Wl,-plugin-opt=also-emit-llvm program1.o program2.o -o program

这会给你一个已编译程序和对应的位代码 (program.bc)。你可以随意修改 program.bc，并随时重新编译修改后的程序：

clang program.bc -o program

请注意，在这一步中，您需要包括任何必要的链接器标志（用于外部库等）。

请注意，您需要使用gold链接器才能使此操作起作用。如果您想强制clang使用特定的链接器，请在计算机上的一个名为“fakebin”的特殊目录中创建指向该链接器的符号链接，并添加选项。

-B/home/jeremy/fakebin

到任何上面的链接步骤。

- Jeremy Salwen

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显然 also-emit-llvm 已被移除。 - Heath Mitchell

Answer 3

如果您有多个文件，不想一个一个地输入每个文件名，我建议您按照以下简单步骤操作（我使用的是clang-3.8，但您可以使用其他版本）：

1. 生成所有.ll文件

clang-3.8 -S -emit-llvm *.c

将它们链接成一个整体

llvm-link-3.8 -S -v -o single.ll *.ll

（可选）优化您的代码（可能需要进行一些别名分析）

opt-3.8 -S -O3 -aa -basicaaa -tbaa -licm single.ll -o optimised.ll

生成汇编代码（生成一个名为optimised.s的文件）

llc-3.8 optimised.ll

创建可执行文件（命名为a.out）

clang-3.8 optimised.s

- Kiko Fernandez

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你的解决方案非常独特：你使用了“-S”而不是仅保留二进制输出。有没有使用“-S”和不使用“-S”之间的区别？ - Peter Teoh

@PeterTeoh 我在第2步中使用了“-S”选项，指定我想要以LLVM IR格式生成输出。基本上，将所有*.ll文件放入一个单独的文件中。我这样做是为了检查优化是否真正改变了代码，即“single.ll”和“optimised.ll”现在应该在代码方面看起来不同，您还可以显示报告以查看是否有任何差异。 - Kiko Fernandez

-basicaaa是错误的标志，应该使用-basicaa代替。 - anton_rh

Answer 4

使用

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

- Christoph

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我建议保留扩展名的原有含义。也就是说，".o"应该指代二进制目标文件，".s"指代汇编文件，而其他（按约定使用“.ll”）则指代LLVM IR文件。否则很容易混淆。Clang/LLVM现在没有自己的链接器来处理二进制目标文件（尽管正在开发一个）。LLVM链接器“llvm-ld”只是将多个IR文件连接成一个。 - Eli Bendersky

@EliBendersky：对于文件扩展名，您是正确的-如果使用.bc，clang前端实际上会做正确的事情；另外，请记住，llvm-ld可以作为系统工具链的前端，即我之前使用llvm-ld -native的答案应该按预期工作.... - Christoph

@rickfoosusa：对我来说没问题 - foo.bc 是一个LLVM位码文件。 - Christoph

针对我的系统有效：clang -emit-llvm -o test.bc -c test.c && file test.bc: test.bc: LLVM IR bitcode. - ntc2

Answer 5

你有没有阅读过clang文档？如果是，那么你可能想要使用-emit-llvm参数。

- rotoglup