windows上的LLVM启用new pass

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4大关键点

LLVM 13.1版本(当前最新版)

windows平台上的pass demo

new pass形式(非legacy)

clang 动态插件形式(pass插件与llvm本体编译分离)

背景

当前外部资料均为老版本LLVM + legacy模式的pass，和当前llvm版本脱节，新模式下没找到资料就自己研究了下，具体新旧LLVM版本对pass的编写有啥影响，具体原因是啥，怎么做能兼容旧版本见我的上一篇文章(设计新旧异同分析的原理与思路)

操作步骤

后续所有步骤若目录不一致需自行改动目录结构，不赘述

建立：D:\Code\llvm-project文件夹，放入名为clang的源码文件夹，和名为llvm的源码文件夹，再在此目录新建一个MyCustom文件夹用以存放我们的动态插件工程（版本LLVM 13.1）

按照我的上一篇文章介绍的步骤1~3构建好x64release版本的clang&llvm(新旧pass对llvm和clang的构建并无区别)，编译较慢且CPU占用高请找空闲时间完成

切换至D:\Code\llvm-project\llvm\build\Release\bin目录键入.\\clang.exe --version命令确保输出如下形式


clang version 13.0.1
Target: x86_64-pc-windows-msvc
...

新建D:\Code\llvm-project\MyCustom\src文件夹，在其中新建文件MyPass.cpp并写入


#include <llvm/IR/PassManager.h>
#include <llvm/IR/Module.h>
#include <llvm/Pass.h>
#include <llvm/Passes/PassBuilder.h>
#include <llvm/Passes/PassPlugin.h>


using namespace llvm;

// test for my custom pass
class MyCustomPass : public PassInfoMixin<MyCustomPass> {
public:
    PreservedAnalyses run(Module& M, ModuleAnalysisManager& AM)
    {
        for (auto& f : M) {
            errs() << "MyCustomPass: " << f.getName() << "\\n";
        }
        return PreservedAnalyses::all();
    }
};

// 在clang里根据配置创建自定义pass，called by PassManagerBuilder::populateModulePassManager
extern "C"  __declspec(dllexport) void __stdcall clangAddCustomPass(ModulePassManager & MPM)
{
    MPM.addPass(MyCustomPass());
}

在D:\Code\llvm-project\MyCustom目录下新建文件CMakeLists.txt，并写入


cmake_minimum_required(VERSION 3.4)

project(custompass)

# 设置编译模式
set(CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE "${CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE} /MD")        #/MT
set(CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG "${CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG} /MDd")                #/MTd

# 添加源码目录
aux_source_directory(./src  src_1)
set(srcs ${src_1})

# 生成动态链接库，那么在Windows下就是dll，最终会生成custompass.dll
add_library(custompass SHARED ${srcs})

set(LLVM_PROJECT_DIR "" CACHE STRING
	"You must input the correct llvm-project dir")
if( LLVM_PROJECT_DIR STREQUAL "" )
	MESSAGE(FATAL_ERROR "LLVM_PROJECT_DIR is empty")
else()
	MESSAGE("LLVM_PROJECT_DIR=${LLVM_PROJECT_DIR}")
endif()

# 添加头文件,需要编译后的以及源码头文件
include_directories("${LLVM_PROJECT_DIR}/llvm/build/include")
include_directories("${LLVM_PROJECT_DIR}/llvm/include")

# 添加编译后的lib
set(mylibdir "${LLVM_PROJECT_DIR}/llvm/build/Release/lib")
set(VTKLIBS LLVMCore LLVMSupport LLVMBinaryFormat LLVMRemarks LLVMBitstreamReader)
foreach(libname ${VTKLIBS})
        SET(FOUND_LIB "FOUND_LIB-NOTFOUND")
        find_library(FOUND_LIB NAMES ${libname} HINTS ${mylibdir} NO_DEFAULT_PATH)
                IF (FOUND_LIB)
                        message("found lib: ${FOUND_LIB}")
                        LIST(APPEND mylibs ${FOUND_LIB})
                ELSE()
                        MESSAGE("not lib found: ${libname}")
                ENDIF ()
endforeach(libname)
#message(${mylibs})

#message(${CPPUNIT_LIBRARY})
target_link_libraries(custompass PUBLIC ${mylibs})

cmake选中D:\Code\llvm-project\MyCustom工程，配置LLVM_PROJECT_DIR字段为D:\Code\llvm-project，并确保成功生成sln工程文件

编译工程文件得到custompass.dll输出文件，将其拷贝到D:\Code\llvm-project\llvm\build\Release\bin目录下

打开llvm工程，依次打开Object Libraries\\obj.clangCodeGen\\Source Files\\BackendUtil.cpp文件

在EmitAssemblyHelper::EmitAssemblyWithNewPassManager函数内的if (!CodeGenOpts.DisableLLVMPasses)判断体末尾加上下方代码已使其固定加载custompass.dll的clangAddCustomPass导出函数(记得引入#include "windows.h")


#if _WINDOWS
    using myPassType = void(__stdcall *)(ModulePassManager & MPM);
    auto customHandle = ::LoadLibraryA("custompass.dll");
    if (!customHandle) {
      errs() << "custompass.dll not found\\n";
    } else {
      auto pfn =
          (myPassType)::GetProcAddress(customHandle, "clangAddCustomPass");
      if (pfn != NULL) {
        pfn(MPM);
      } else {
        errs() << "clangAddCustomPass not found\\n";
      }
    }
#endif // _WINDOWS

增量编译LLVM工程(修改不多编译较快)

测试

D:\Code\llvm-project\llvm\build\Release\bin下新建文件test.cpp,并写入


#include <stdio.h>

int add(int a,int b)
{
	return a+b;
}

int min(int a,int b)
{
	return a-b;
}

void show()
{
	printf("show\\n");
}

int main(int argc, char* argv[]){
	add(1,2);
	min(5,3);
	show();
	return 0;
}

输入命令.\\clang.exe test.cpp -o test.exe成功得到输出，后续仅需修改MyCustom工程并将编译后的插件放入clang目录即可，同时该工程支持加入多个PASS，先将pass流程泡通搞清楚PASS流程逻辑&llvm的语法组件...一些代码混淆，数据加密等功能后续发文


MyCustomPass: ?add@@YAHHH@Z
MyCustomPass: ?min@@YAHHH@Z
MyCustomPass: ?show@@YAXXZ
MyCustomPass: printf
MyCustomPass: main
MyCustomPass: llvm.va_start
MyCustomPass: _vfprintf_l
MyCustomPass: __acrt_iob_func
MyCustomPass: llvm.va_end
MyCustomPass: __stdio_common_vfprintf
MyCustomPass: __local_stdio_printf_options