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LLVM系列第八章：算术运算语句Arithmetic Statement

2022-08-02 14:07:00 【飞翼剑仆】

系列文章目录

本文目录

前言
一、Hello Arithmetic Statement
二、编译
三、运行
四、总结

前言

在此记录下用LLVM创建一个算术运算语句(Arithmetic Statement)的过程，以备查阅。

开发环境的配置请参考第一章《LLVM系列第一章：编译LLVM源码》。

一个基本的逻辑代码块(Basic Block)是由一系列的指令(Instruction)组成的。一条指令主要是为了完成某个任务（操作），比如一个算术运算。一条指令可以是一个简单的语句，比如一个算术运算语句。

在LLVM中，一个简单的算术运算需要用到操作符和操作数。例如，一个乘法运算用到了一个乘法操作符和两个乘数。所以，要创建一个乘法运算语句，我们首先要得到两个操作数，比如它可以来自于函数的参数、数字常量等等。我们知道，乘法操作是一个二元操作，IRBuilder里面提供了很多API，可以用来方便地创建二元操作语句。

本章，我们就在一个函数里创建一个简单的算术运算语句。

一、Hello Arithmetic Statement

为简单起见，假定这个函数带有两个整数型参数，它们的名称为a和b。我们把第一个参数乘以3，其结果就是函数的返回值。代码如下（示例）：

// HelloArithmeticStatement.cpp

#include "llvm/IR/BasicBlock.h"
#include "llvm/IR/Function.h"
#include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
#include "llvm/IR/IRBuilder.h"
#include "llvm/IR/LLVMContext.h"
#include "llvm/IR/Module.h"
#include "llvm/IR/Verifier.h"

#include <vector>

using namespace llvm;

int main(int argc, char* argv[])
{
    LLVMContext context;
    IRBuilder<> builder(context);

    // Create a module
    Module* module = new Module("HelloModule", context);

    // Add a global variable
    module->getOrInsertGlobal("helloGlobalVariable", builder.getInt32Ty());
    GlobalVariable* globalVariable = module->getNamedGlobal("helloGlobalVariable");
    globalVariable->setLinkage(GlobalValue::CommonLinkage);
    globalVariable->setAlignment(MaybeAlign(4));

    // Add a function
    std::vector<Type*> parameters(2, builder.getInt32Ty());
    FunctionType* functionType = FunctionType::get(builder.getInt32Ty(), parameters, false);
    Function* function = Function::Create(functionType, GlobalValue::ExternalLinkage, "HelloFunction", module);

    // Set arguments for the function
    function->getArg(0)->setName("a");
    function->getArg(1)->setName("b");

    // Create a block
    BasicBlock* block = BasicBlock::Create(context, "entry", function);
    builder.SetInsertPoint(block);

    // Create an arithmetic statement
    Value* arg1 = function->getArg(0);
    ConstantInt* three = builder.getInt32(3);
    Value* result = builder.CreateMul(arg1, three, "multiplyResult");

    // Add a return
    builder.CreateRet(result);

    // Print the IR
    verifyFunction(*function);
    module->print(outs(), nullptr);

    return 0;
}

二、编译

用clang++进行编译（示例）：

# Set up C++ standard library and header path
export SDKROOT=$(xcrun --sdk macosx --show-sdk-path)

# Compile
clang++ -w -o HelloArithmeticStatement `llvm-config --cxxflags --ldflags --system-libs --libs core` HelloArithmeticStatement.cpp

以上命令会生成一个名为HelloArithmeticStatement的可执行程序。

三、运行

运行HelloArithmeticStatement（示例）：

./HelloArithmeticStatement

输出结果如下（示例）：

; ModuleID = 'HelloModule'
source_filename = "HelloModule"

@helloGlobalVariable = common global i32, align 4

define i32 @HelloFunction(i32 %a, i32 %b) {
entry:
  %multiplyResult = mul i32 %a, 3
  ret i32 %multiplyResult
}

以上IR代码中，变量%multiplyResult就是乘法运算的结果，它也是函数的返回值。