c++ - 在 LLVM 中启用循环反转的任何选项？

Question

是否有启用循环反转的选项？更具体地说，LLVM 能否将 while 形式循环转换为 do-while 形式循环，如下所示。

改造前代码为:

void foo(unsigned a, unsigned& ret) {
  bool undone = true;
  #pragma unroll 4
  while((a > 0) && undone) {
    ++ret;
    if(ret > 2)  undone = false;
    if(undone)   --a;
  }
}

改造后的代码为:

void foo(unsigned a, unsigned& ret) {
  bool undone = true;
  #pragma unroll 4
  if((a > 0) && undone) {
    do {
      ++ret;
      if(ret > 2)  undone = false;
      if(undone)   --a;
    while((a > 0) && undone);
  }
}

我使用了 opt pass 并启用了 loop-rotate 选项和 loop-simplify 选项。但是没有实现循环逆变换。

Answer 1

LLVM 使用 Clang 在 -O2 中使用的标准优化管道(以及大多数其他基于 LLVM 的前端)使用的标准优化管道完全按照您的要求进行转换。所以你的问题的直接答案是“-O2”。这不是一次通过，因为您需要启用协同工作的完整优化管道来完成此任务。

要查看所有这些操作，让我们在编译器资源管理器中查看您使用 Clang v15 的示例代码(固定版本，因此行号是稳定的): https://cpp.compiler-explorer.com/z/o73nEP6r5

在汇编的第 3 行和 LLVM IR 的第 9 行，您将看到一个条件分支。此分支在循环之外，并且精确对应于您想要的结果中的 if((a > 0) && undone) 条件。此时，undone 是常量 (true)，因此折叠起来，条件分支仅在进入循环之前检查 a > 0 .同样，这个条件在循环的外部并且永远不会被重新访问。

在此之下，您将在程序集输出中看到这一行:

.LBB0_2:                                # =>This Inner Loop Header: Depth=1

这个标签标记了一个基本的机器代码块，最后的注释来自LLVM的循环分析，表明这是“循环头”[1]，实际循环代码的最上面的基本 block ，它对应于 do { 在您想要的转换中开始的位置。

作为Nick Lewycky在 comments 中指出，执行您描述的特定转换的特定 LLVM 传递是“循环旋转”，我同意他的评论，即它是您所描述内容的超集。但是，您不能单独启用它。要查看 LLVM 如何构建一组运行良好的循环传递，请查看此处的管道和它前面的 大量 代码主体，该代码主体安排所有其他相关转换:https://github.com/llvm/llvm-project/blob/main/llvm/lib/Passes/PassBuilderPipelines.cpp#L531,L609