[メモ] LLVM

• 自分のメモも兼ねて、LLVMのAPI(C++)についてまとめていきます。
• LLVM 3.5 での話です(古い
• 順次更新中

コンパイル

• Ubuntu, Debian の場合はapt-getで以下を実行 (コンパイルするだけならoptとかいらないかな)

$ apt-get install clang-3.5 clang-3.5-doc libclang-common-3.5-dev libclang-3.5-dev libclang1-3.5 libclang1-3.5-dbg libllvm3.5v5 libllvm3.5-dbg lldb-3.5 llvm-3.5 llvm-3.5-dev llvm-3.5-doc llvm-3.5-examples llvm-3.5-runtime clang-modernize-3.5 clang-format-3.5 python-clang-3.5 lldb-3.5-dev opt libedit-dev

• source.cpp をコンパイル (llvm-config のオプションは適当)

$ clang++-3.5 source.cpp -o source -std=c++11 `llvm-config-3.5 --system-libs --cppflags --ldflags --libs all`

関数生成

• こんな感じの、特に何もしない関数を作っていきます

int func(char *s) {
  return 0;
}

プロトタイプ

• 戻り値がint, 引数が char * の funcという名前の関数のプロトタイプを作る

#include "llvm/Analysis/Passes.h"
#include "llvm/IR/Verifier.h"
#include "llvm/ExecutionEngine/ExecutionEngine.h"
#include "llvm/ExecutionEngine/JIT.h"
#include "llvm/IR/DataLayout.h"
#include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
#include "llvm/IR/IRBuilder.h"
#include "llvm/IR/LLVMContext.h"
#include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
#include "llvm/IR/Module.h"
#include "llvm/Support/SourceMgr.h"
#include "llvm/Linker/Linker.h"
#include "llvm/Support/MemoryBuffer.h"
#include "llvm/IRReader/IRReader.h"
#include "llvm/PassManager.h"
#include "llvm/Support/TargetSelect.h"
#include "llvm/Transforms/Scalar.h"
#include "llvm/Bitcode/ReaderWriter.h"
#include "llvm/Support/FileSystem.h"
#include "llvm/Support/raw_ostream.h"

llvm::LLVMContext &context(llvm::getGlobalContext());
llvm::IRBuilder<> builder(context);
llvm::Module *mod;


int main() {
  // Moduleを作る
  mod = new llvm::Module("sample", context);

  // 関数の名前
  std::string func_name = "func";
  // 戻り値の型
  llvm::Type *func_ret_type = builder.getInt32Ty();
  // 引数の型
  std::vector<llvm::Type *> func_args_type;
  func_args_type.push_back(builder.getInt8Ty()->getPointerTo());

  llvm::FunctionType *llvm_func_type =
    llvm::FunctionType::get(func_ret_type, func_args_type, /*可変長引数=*/false);
  llvm::Function *llvm_func = llvm::Function::Create(llvm_func_type, llvm::Function::ExternalLinkage, func_name, mod);

  llvm_func->dump(); // 作った関数を表示 (LLVM-IR)
}

• ちょっと補足
• builder.getXXX で型を得られますが

builder.getInt8Ty()
builder.getInt16Ty()
builder.getIntNTy()

• とか、ある程度規則的に名前が付いているのでわかりやすいと思います
• あと、getPointerTo はその名の通り、その型のポインタを得られるようです
• 8ビットの整数に限り、（多分よく使うから）getInt8PtrTy()ってのも用意されてます

// int *
builder.getInt32Ty()->getPointerTo()
// char **
builder.getInt8Ty()->getPointerTo()->getPointerTo()
builder.getInt8PtrTy()->getPointerTo()

本体

• 次に、関数の本体を作る
• 特に何もしないで、0を返してみます
• create_func_bodyという関数を作ってその中で処理させましょうか

// 省略
void create_func_body(llvm::Function *llvm_func) {
  llvm::BasicBlock *entry = llvm::BasicBlock::Create(
      context, 
      "entry", // BasicBlockの名前 
      llvm_func);
  builder.SetInsertPoint(entry); // entryの開始
  builder.CreateRet( // return
      llvm::ConstantInt::get(builder.getInt32Ty(), 0, true) // i32 0
      );
}

• 一つのBasicBlockに、一つの return があります。voidを返す？関数ならCreateRetVoidを使います