llvm-ir-and-passes

LLVM IR 与 Pass

目的

教会 Agent 阅读和分析 LLVM IR（SSA、类型、终结指令），了解标准 Pass 流程，并使用 opt/llvm-dis 进行检查。与 skills/compilers/llvm（工具链）和 skills/compiler-internals/llvm-passes（编写插件）互为补充，不合并。

使用场景

• 了解 -O2 对生成的 IR 做了哪些修改
• 排查不同 Clang 版本间的错误编译
• 准备编写自定义 Pass
• 在尚未编写 C++ Pass 的情况下讲解 SSA 和支配关系

工作流

1. LLVM IR 结构

; Function in SSA form
define i32 @add(i32 %a, i32 %b) {
entry:
  %sum = add i32 %a, %b
  ret i32 %sum
}

关键概念：基本块、合并处的 PHI 节点、带类型的值（i32、ptr、向量）。

2. 从 Clang 生成 IR

clang -S -emit-llvm -O0 -o foo.ll foo.c
clang -c -emit-llvm -O2 -o foo.bc foo.c
llvm-dis foo.bc -o foo.ll

3. 标准优化流程（New PM）

Clang -O2 大致会运行：

SimplifyCFG → InstCombine → GVN → LICM → LoopVectorize → ...

使用以下命令检查：

opt -passes='default<O2>' -S foo.ll -o foo-opt.ll
opt -passes='default<O2>' -print-passes foo.ll 2>&1 | head

4. 实用的分析 Pass

Pass	显示内容
-passes=print<domtree>	支配树
-passes=print<loops>	循环嵌套
-passes=print-alias-sets	别名集合

opt -passes='print<domtree>' -disable-output foo.ll

5. 阅读 PHI 和 UB

merge:
  %v = phi i32 [ %a, %then ], [ %b, %else ]

IR 中的 undef 和 poison 用于建模 LLVM poison 语义——它们与 C UB 不同，但相关。

6. 比较前后结果

opt -passes='instcombine,simplifycfg' -S foo.ll -o - | diff -u foo.ll -

7. Agent 用法

/llvm-ir-and-passes Explain this PHI node and which pass likely created it

常见问题

症状	原因	修复方法
找不到 Pass	LLVM 版本更名	对你的构建运行 opt --print-passes
IR 不匹配	LLVM 主版本不同	使用版本匹配的 clang/opt
"optnone" 阻止优化	-O0 属性	使用 -O1+ 编译
IR 过大	内联头文件	关闭 -fno-discard-value-names；筛选函数
流程错误	Legacy 与 NPM 不同	使用 -passes= 语法

相关技能

• skills/compilers/llvm — 工具链概览
• skills/compiler-internals/llvm-passes — 编写 PassPlugin
• skills/compiler-internals/compiler-optimizations-deep — RA 和 ISel
• skills/compiler-internals/compiler-frontend — IR 生成
• skills/rust/rustc-basics — rustc --emit=llvm-ir