LLVM_pass应用2 计算全部操作符

青旅半醒 2023-02-24 15:24 6阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  1. 框架和操作
 *  2. 效果
 *  3. 主要代码FirstPass.cpp

# 1. 框架和操作 #

[基础知识和框架请看][Link 1]  
框架依然使用同样的, 具体文件内容见下文

├── CMakeLists.txt
    ├── FirstPass.cpp
    ├── hello.bc
    ├── hello.c
    └── hello.ll

`mkdir build && cd build`  
`cmake ../ && make && cd ..`  
`opt -load build/libFirstPass.so -First hello.bc`  
输出结果如下

# 2. 效果 #

本文代码实现读取输入代码的数据,输出全部操作计数

summary:
    number of add:2
    number of alloca:5
    number of br:4
    number of call:2
    number of icmp:1
    number of load:4
    number of ret:1
    number of store:8

输入文件的源代码

#include <stdio.h>
    int fun1(){ 
        printf("%s\n", "hello");
        return 25;
    }
    int fun2(){ 
        printf("%s\n", "fun2");
        return 23;
    }
    int main(int argc, char const *argv[])
    { 
        int b=0;
        int i = 0;
        for (i = 0; i < 23; ++i)
        { 
            b+=2;
        }
        fun2();
        printf("%d\n", b);
        return 0;
    }

# 3. 主要代码FirstPass.cpp #

#include <llvm/IR/BasicBlock.h>
    #include <llvm/IR/Function.h>
    #include <llvm/Support/raw_ostream.h>
    #include <llvm/IR/User.h>
    #include <llvm/IR/Instructions.h>
    #include <llvm/Pass.h>
    #include <fstream>
    #include <llvm/Analysis/CFG.h>
    #include <stdio.h>
    #include <map>
    #include "list"
    
    using namespace llvm;
    
    namespace { 
    
        //定义 First 类继承自 FunctionPass
        struct First : public FunctionPass { 
            static char ID; // Pass ID
            std::string str;
            First() : FunctionPass(ID) { }
            int num_function = 0; // 用来记录多少个函数
    
            bool runOnFunction(Function &F) override { 
                std::map<std::string,int> opcode_map;//一个类似python中dict的类型，不了解python就理解成结构体
                errs() << "Function name: ";
                errs().write_escaped(F.getName()) << " num_function="<< num_function <<'\n';//显示遍历的函数名字
                num_function++;
                raw_string_ostream rso(str);
                // StringRef name("Graph.dot"); //生成图
                // std::ofstream output_CFG_file(
                // "output.txt"); //定义输出文件
                // output_CFG_file << "hello world:"; // 向文件内输出
                // output_CFG_file.close();
                
                for(Function::iterator bb = F.begin(); bb!=F.end(); bb++)//在funciton中遍历basicblock
                { 
                    errs() << "BasicBlock name: "<< bb->getName() <<"\n";
                    errs() << "BasicBlock size: "<< bb->size() <<"\n";//显示basicblock的名字和大小
                    for(BasicBlock::iterator i = bb->begin(); i!=bb->end(); i++)//在bb中遍历statement
                    { 
                        errs() << " "<< *i<<"\n";
                        if(opcode_map.find(i->getOpcodeName())==opcode_map.end())//找statement中的运算符，为了数ll文件中各个运算符出现的次数
                        { 
                            opcode_map[i->getOpcodeName()] = 1;//第一次见到某个运算符置1，以后再见到就+1
                        }
                        else
                        { 
                            opcode_map[i->getOpcodeName()]+=1;
                        }
                        //examples of user and use
                        Instruction *inst = dyn_cast<Instruction>(i); 
                        if(inst->getOpcode() == Instruction :: Add)//如果见到运算符是add，下面先显示用到它的语句，再显示它所调用的语句，注意一个用指针，一个用地址
                        { 
                            for(User *U :inst ->users())
                            { 
                                if(Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(U))
                                { 
                                    errs()<<"result of add used in : "<<*Inst <<"\n";
                                }
                            }
                            for(Use &U :inst ->operands())
                            { 
                                Value *v =U.get();
                                errs()<<"input of add originate from : " <<*v<<"\n";
                            }
                        }
                    }
    
                }
                errs()<<"------------------------------\n";//这里把前面数出来的各个运算符的个数显示出来
                errs()<<"summary:\n";
                std::map<std::string,int>::iterator i = opcode_map.begin();
                std::map<std::string,int>::iterator e = opcode_map.end();
                while(i!=e)
                { 
                    errs()<<"number of "<< i->first << ":"<< i->second <<"\n";
                    i++;
                }
                errs()<<"\n";
                opcode_map.clear();
                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");

里面的注释已经很详细了,这里不做过多赘述  
思考:  
为什么要做pass来处理代码, 而不是直接使用llvm自带的优化器进行优化  
`clang -O0 -S -emit-llvm input.c -o input.ll` 这句使用不带优化预处理为IR  
`clang -O3 -S -emit-llvm input.c -o input.ll` 这句使用带优化预处理为IR

因此: 如果想要单独优化代码, 可能需要关注学习llvm pass  
直接使用python对IR进行文本处理也是另外一种代码分析的捷径,比如读取basicBlock,得到cfg,dfg等操作,当然pass对于处理优化IR也是有很多的技巧值得学习,希望有所进步,欢迎评价.

[Link 1]: https://blog.csdn.net/qq_32460819/article/details/107233374