llvm - 从 clang : 'byval' attribute for passing objects with nontrivial destructor into a function 发出 llvm 字节码

Question

我有一个使用 clang 解析的 C++ 源代码，生成 llvm 字节码。从这一点上我想自己处理文件......
但是我遇到了一个问题。考虑以下场景:
- 我创建了一个具有非平凡析构函数或复制构造函数的类。
- 我定义了一个函数，该类的对象作为参数按值(无引用或指针)传递。

在生成的字节码中，我得到了一个指针。对于没有析构函数的类，参数被注释为“byval”，但在这种情况下并非如此。
结果，我无法区分参数是按值传递，还是真的是按指针传递。

考虑以下示例:

输入文件 - cpass.cpp:

class C {
  public:
  int x;
  ~C() {}
};

void set(C val, int x) {val.x=x;};

void set(C *ptr, int x) {ptr->x=x;}

编译命令行:

clang++ -c cpass.cpp -emit-llvm -o cpass.bc; llvm-dis cpass.bc

生成的输出文件(cpass.ll):

; ModuleID = 'cpass.bc'
target datalayout = "e-p:64:64:64-i1:8:8-i8:8:8-i16:16:16-i32:32:32-i64:64:64-f32:32:32-f64:64:64-v64:64:64-v128:128:128-a0:0:64-s0:64:64-f80:128:128-n8:16:32:64"
target triple = "x86_64-unknown-linux-gnu"

%class.C = type { i32 }

define void @_Z3set1Ci(%class.C* %val, i32 %x) nounwind {
  %1 = alloca i32, align 4
  store i32 %x, i32* %1, align 4
  %2 = load i32* %1, align 4
  %3 = getelementptr inbounds %class.C* %val, i32 0, i32 0
  store i32 %2, i32* %3, align 4
  ret void
}

define void @_Z3setP1Ci(%class.C* %ptr, i32 %x) nounwind {
  %1 = alloca %class.C*, align 8
  %2 = alloca i32, align 4
  store %class.C* %ptr, %class.C** %1, align 8
  store i32 %x, i32* %2, align 4
  %3 = load i32* %2, align 4
  %4 = load %class.C** %1, align 8
  %5 = getelementptr inbounds %class.C* %4, i32 0, i32 0
  store i32 %3, i32* %5, align 4
  ret void
}

可以看到， set的参数功能看起来完全一样。那么我怎么知道第一个函数是要按值而不是指针来获取参数呢？

一种解决方案可能是以某种方式解析损坏的函数名称，但它可能并不总是可行的。如果有人把 extern "C"怎么办在函数之前？

有没有办法告诉 clang保留 byval注释，还是为通过值传递的每个函数参数生成一个额外的注释？

Anton Korobeynikov 建议我应该深入研究 clang 的 LLVM IR 发射。不幸的是，我对 clang 内部结构几乎一无所知，文档相当稀少。 Internals Manual的铛不谈论红外发射。所以我真的不知道如何开始，从哪里开始解决问题，希望不需要真正浏览所有的 clang 源代码。任何指针？提示？进一步阅读？

回应 Anton Korobeynikov:

我或多或少知道 C++ ABI 在参数传递方面的样子。在这里找到了一些不错的读物: http://agner.org./optimize/calling_conventions.pdf .但这非常依赖平台!这种方法在不同的体系结构或某些特殊情况下可能不可行。

例如，在我的情况下，该函数将在与调用它的位置不同的设备上运行。这两个设备不共享内存，因此它们甚至不共享堆栈。除非用户传递一个指针(在这种情况下我们假设他知道他在做什么)，一个对象应该总是在函数参数消息中传递。如果它有一个非平凡的复制构造函数，它应该由调用者执行，但对象也应该在参数区域中创建。

所以，我想做的是以某种方式覆盖 clang 中的 ABI，而不会过多地侵入他们的源代码。或者添加一些额外的注释，在正常的编译管道中会被忽略，但我可以在解析 .bc/.ll 文件时检测到。或者以某种方式重建函数签名。

Answer 1

不幸的是，“byval”不仅仅是“注释”，它还是参数属性，这对优化器和后端来说意义重大。基本上，如何传递带有和不带有非平凡函数的小结构/类的规则是由平台 C++ ABI 管理的，所以你不能总是在这里使用 byval。

其实这里的byval只是前端层面小幅优化的结果。当您按值传递内容时，应在堆栈上构造临时对象(通过默认复制构造函数)。当您有一个类似于 POD 的类时，clang 可以推断出复制 ctor 将是微不足道的，并将优化 ctor/dtor 对，只传递“内容”。

对于非平凡的类(如您的情况)，clang 无法执行此类优化，必须同时调用 ctor 和 dtor。因此，您会看到创建了指向临时对象的指针。

尝试调用您的 set() 函数，您会看到那里发生了什么。