LLVM-8.0.0 Tutorials

---

Prerequisite

소스코드 다운후 빌드해서 설치하는 방법

Download source files

• LLVM source code
• Clang source code

unzip and rename

tar xf llvm-8.0.0.src.tar.xz
tar xf cfe.8.0.0.src.tar.xz
mv llvm-8.0.0.src llvm # 반드시 이름을 llvm으로 한다.

# move to llvm/tools directory
mv cfe-8.0.0.src clang
mv clang ./llvm/tools/

# llvm 디렉터리 밖에서 llvm-objects 디렉터리 생성
mkdir llvm-objects
cmake ../llvm && make -j4
cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=../llvm-install/ -P cmake_install.cmake

setting for environment variables

export LLVM_BASE_DIR=/home/jemin/development/llvm/

export LLVM_DIR=${LLVM_BASE_DIR}
export LLVM_SRC=${LLVM_BASE_DIR}/llvm
export LLVM_SRC_ROOT=${LLVM_BASE_DIR}/llvm
export LLVM_ROOT=${LLVM_BASE_DIR}/llvm
export LLVM_OBJ=${LLVM_BASE_DIR}/llvm-objects
export LLVM_OBJ_DIR=${LLVM_BASE_DIR}/llvm-objects
export LLVM_OBJ_ROOT=${LLVM_BASE_DIR}/llvm-objects
export LLVM_INSTALL_DIR=${LLVM_BASE_DIR}/llvm-install
export PATH=$LLVM_INSTALL_DIR/bin:$PATH

Day-1

IR Optimization (Part I)

• 소스코드 NamePrinter 소스
• 실행방법 및 결과

make clean && make
clang -c -emit-llvm test.c -o test.bc
opt -load ./NamePrinter.so -NamePrinter test.bc -o test.opt.bc
Hello: main
Hello: add

• 소스코드 InstCount
• 실행 방법

make clean && make
clang -c -emit-llvm test.c -o test.bc
opt -load ./InstCount.so -InstCount test.bc -o test.opt.bc

• 실행 결과

Function name: main
14
Function name: add
8

• 소스코드 CallCount
• 실행 방법

make clean && make
clang -c -emit-llvm test.c -o test.bc

opt -load ./CallCount.so -CallCount test.bc -o test.opt.bc

• 실행 결과

printf
add
printf

• 소스코드 LoopAnalysis
• 실행 방법

make clean && make

clang -c -emit-llvm test.c -O3 test.bc

opt -load ./MyLoopAnalysis.so -MyLoopAnalysis test.bc -o test.opt.bc

opt -load ./MyLoopAnalysis.so -MyLoopAnalysis test.bc -o test.opt.bc

• O3로 컴파일해야 Loop에 대한 정보가 자세히 기록 되어서 분석이 잘 된다.
• test 코드 작성시 루프가 최적화 과정에서 사라질 수 있으니 의미 있게 잘 작성 한다.

• 실행 결과

for.cond18.preheader
for.cond3.preheader
 %indvars.iv85 = phi i64 [ %indvars.iv.next86, %for.inc42 ], [ 0, %for.inc12 ]
 %indvars.iv91 = phi i64 [ 0, %entry ], [ %indvars.iv.next92, %for.inc12 ]

IR Optimization (Part 2)

• 소스코드 InsertIncFun
• 실행 방법

clang -c -emit-llvm test.c -o test.bc

llvm-dis test.bc

opt -load ./InsertInc.so -InsertInc test.bc -o test.opt.bc

llvm-dis test.opt.bc  

• 실행 결과 아래 두 개의 ll파일을 열어서 IR을 확인해 보면 @inc가 test.opt.ll의 경우 삽입된 것을 알 수 있다.

vi test.ll
vi test.opt.ll

• 소스코드 Printint
• 실행 방법

clang -c -emit-llvm control.c -o control.bc

opt -load ./Hello.so -helloModule control.bc -o control.opt.bc

clang control.opt.bc -o control.opt.exe

./control.opt.exe   

• 실행 결과

2
4

Day-2

IR Optimization (Part 2)

• 소스코드 DynamicCallCount
• 실행 방법

# 테스트 C 코드를  .bc 코드로 생성
clang -c -emit-llvm test.c -o test.bc

# runtime function call을 삽입하는 기능을 가진 pass를 테스트 c코드에 연결 시킨다.
opt -load ./DynamicCallCount.so -helloModule test.bc -o test.opt.bc

# 테스트 코드와 런타임 콜의 object를 엮어서 실행파일 생성
clang test.opt.bc ../runtime/callCount.so -o test.opt.exe

• 실행 결과

./test.opt.exe
Hello world!
1 + 2 = 3
Dynamic call count: 5

• 소스코드 InstNamer
• 실행 방법

make clean && make
clang -c -emit-llvm test.c -o test.bc
opt -load ./namer.so -helloModule test.bc -o test.opt.bc

• 실행 결과

llvm-dis test.bc
llvm-dis test.opt.bc

vi test.ll
vi test.opt.ll

test.opt.ll파일을 보면 Instruction들에 naming이 숫자로 순서대로 Naming된 것을 알 수 있다.

Practice 번외-1: Call count per an instruction

• 소스코드 DynamicCallCountNamer
• 실행 방법

clang -c -emit-llvm test.c -o test.bc

opt -load ./DyNamerCallCount.so -helloModule test.bc -o test.opt.bc

clang test.opt.bc ../runtime/InstCallCount.so -o test.opt.exe -lstdc++

• 실행 결과

./test.opt.exe

Hello world!
1 + 2 = 3
Dynamic call count:
1 1
7 4

Practice 번외-2: Instruction Dependence Analysis

• 소스코드 DependenceAnalysis
• 실행 방법

clang -c -emit-llvm test.c -o test.bc
opt -load ./DependenceAnalysis.so -helloFunction test.bc -o test.opt.bc

• 실행 결과

Output:
  store i32 0, i32* %retval, align 4
  %call = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([5 x i8], [5 x i8]* @.str, i32 0, i32 0), i32 %2)
Flow:
  store i32 0, i32* %a, align 4
  %0 = load i32, i32* %a, align 4
Output:
  store i32 0, i32* %a, align 4
  %call = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([5 x i8], [5 x i8]* @.str, i32 0, i32 0), i32 %2)
Flow:
  store i32 1, i32* %b, align 4
  %1 = load i32, i32* %b, align 4
Output:
  store i32 1, i32* %b, align 4
  %call = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([5 x i8], [5 x i8]* @.str, i32 0, i32 0), i32 %2)
Anti:
  %0 = load i32, i32* %a, align 4
  %call = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([5 x i8], [5 x i8]* @.str, i32 0, i32 0), i32 %2)
Anti:
  %1 = load i32, i32* %b, align 4
  %call = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([5 x i8], [5 x i8]* @.str, i32 0, i32 0), i32 %2)
Flow:
  store i32 %add, i32* %c, align 4
  %2 = load i32, i32* %c, align 4
Output:
  store i32 %add, i32* %c, align 4
  %call = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([5 x i8], [5 x i8]* @.str, i32 0, i32 0), i32 %2)
Anti:
  %2 = load i32, i32* %c, align 4
  %call = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([5 x i8], [5 x i8]* @.str, i32 0, i32 0), i32 %2)

Practice 번외-3: Alias Analysis

• 소스코드 AliasAnalysis
• 실행 방법

clang -c -emit-llvm test.c -o test.bc
opt -load ./AliasAnalysis.so -basicaa -helloFunction test.bc -o test.opt.bc

• 실행 결과

# 1개를 제외하고 모두 NoAlias로 판별
NoAlias:
  %retval = alloca i32, align 4
  %a = alloca [10 x i32], align 16
...
...
May Alias:
  %a = alloca [10 x i32], align 16
  %arrayidx = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %a, i64 0, i64 1
NoAlias:
...