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llvm之llc工具

llc 是 LLVM 工具链中的一个核心工具，主要用于将 LLVM 中间表示（IR） 编译为特定目标平台的 可读汇编代码（.s） 或 目标文件（.o）

在LLVM 生态中，llc 是 连接前端（如 Clang）与后端（如汇编器/链接器）的关键工具，支持：

  • 多目标编译：覆盖从 x86 到 WebAssembly 的多种架构
  • 灵活优化：通过调整优化级别和硬件特性提升代码性能
  • 调试与验证：确保生成的代码正确且高效
  • 跨平台开发：简化交叉编译流程

与 clang 直接生成目标代码不同，llc 更适用于需要精细控制 LLVM IR 到目标代码转换的场景（如研究编译器后端或定制代码生成）

 

H:\svn\llvm\bin\llc.exe --version

LLVM (http://llvm.org/):
  LLVM version 11.1.0
  Optimized build.
  Default target: x86_64-pc-windows-msvc
  Host CPU: skylake

  Registered Targets:
    aarch64    - AArch64 (little endian)
    aarch64_32 - AArch64 (little endian ILP32)
    aarch64_be - AArch64 (big endian)
    arm        - ARM
    arm64      - ARM64 (little endian)
    arm64_32   - ARM64 (little endian ILP32)
    armeb      - ARM (big endian)
    thumb      - Thumb
    thumbeb    - Thumb (big endian)
    wasm32     - WebAssembly 32-bit
    wasm64     - WebAssembly 64-bit
    x86        - 32-bit X86: Pentium-Pro and above
    x86-64     - 64-bit X86: EM64T and AMD64

注：AArch64 是 ARM 公司对 64 位 ARM 架构的正式命名，而 ARM64 是行业对其的通用化表达。在绝大多数实际应用中，两者可互换使用，但需注意特定语境下的技术准确性

 

H:\svn\llvm\bin\llc.exe -march=wasm64 -mattr=help 

Available CPUs for this target:

  bleeding-edge - Select the bleeding-edge processor.
  generic       - Select the generic processor.
  mvp           - Select the mvp processor.

Available features for this target:

  atomics               - Enable Atomics.
  bulk-memory           - Enable bulk memory operations.
  exception-handling    - Enable Wasm exception handling.
  multivalue            - Enable multivalue blocks, instructions, and functions.
  mutable-globals       - Enable mutable globals.
  nontrapping-fptoint   - Enable non-trapping float-to-int conversion operators.
  reference-types       - Enable reference types.
  sign-ext              - Enable sign extension operators.
  simd128               - Enable 128-bit SIMD.
  tail-call             - Enable tail call instructions.
  unimplemented-simd128 - Enable 128-bit SIMD not yet implemented in engines.

Use +feature to enable a feature, or -feature to disable it.
For example, llc -mcpu=mycpu -mattr=+feature1,-feature2

 

1. 核心功能

将 LLVM IR 编译为目标代码

输入：LLVM IR（文本格式 .ll 或二进制格式 .bc）

输出：目标平台的汇编代码（.s）或目标文件（.o）

# 生成 x86_64 汇编代码
llc input.ll -mtriple=x86_64-pc-linux-gnu -o output.s

# 生成 ARM32 目标文件
llc input.ll -mtriple=armv7-unknown-linux-gnueabihf -filetype=obj -o output.o

支持多种目标架构

通过 -mtriple 或 -target 指定目标平台  如：x86_64, arm, riscv, wasm32 等

# 编译为 WebAssembly 文本格式
llc input.ll -mtriple=wasm32-unknown-unknown -o output.wat

 

2. llc重要选项

选项作用

-mtriple=<三元组>或-target <三元组>

指定目标平台（如 x86_64-pc-linux-gnu）
-march=<架构> 指定目标 CPU 架构（如 x86-64），需与 -mtriple 兼容
-mcpu=<CPU型号> 指定目标 CPU 型号（如 skylake）
-O<级别> 优化级别（0-3，默认 -O2）
-filetype=<类型> 输出类型：asm（汇编）、obj（目标文件）、null（仅验证）等
-o <文件名> 指定输出文件

 

3. 目标三元组（triple）

通过 llc -mtriple=<目标三元组>，合理设置 Target Triple，可以精确控制 Clang 生成的目标代码，灵活生成不同平台的代码，适配不同硬件和操作系统

Triple形如：<architecture>-<vendor>-<os>-<environment>

① architecture（架构）：如 x86_64, armv7, aarch64, wasm32, wasm64

② 操作系统和 ABI：根据目标平台填写（如 linux-gnu, windows-msvc, darwin 等）

常见目标三元组

架构目标三元组示例说明
x86_64

x86_64-pc-linux-gnu

64位 Linux 系统（gnu工具链）

x86_64-pc-windows-msvc

64位 Windows系统（msvc工具链）

x86_64-unknown-linux-gnu

64位通用Linux系统（gnu工具链）
ARM

armv7-unknown-linux-gnueabihf

ARM 32位（Armv7）通用Linux系统（gnu工具链）

armv7-none-eabi

ARM 32位（Armv7）嵌入式系统（无操作系统）
AArch64

aarch64-linux-gnu

ARM 64位（Armv8）Linux 系统（gnu工具链）

aarch64-apple-darwin

ARM 64位（Armv8）macOS系统
aarch64-pc-windows-msvc ARM 64位（Armv8）Windows系统（msvc工具链）
aarch64-linux-android ARM 64位（Armv8）Android 应用程序
aarch64-none-linux-android21 ARM 64位（Armv8）系统是Linux Android，API级别21

ARM64

 arm64-apple-ios11.0.0 ARM 64位（Armv8）iOS系统
RISC-V riscv64-unknown-linux-gnu RISC-V 64位 Linux 系统（gnu工具链）
WebAssembly 32bit wasm32-unknown-unknown WebAssembly 32位
WebAssembly 64bit wasm64-unknown-wasi WebAssembly 64位
MIPS mips-linux-gnu MIPS Linux 系统（gnu工具链）

 

4. 优化控制

通过 -O<级别> 指定优化级别（-O0 到 -O3，默认 -O2），控制生成的代码性能

# 启用最高优化级别
llc input.ll -O3 -mtriple=aarch64-linux-gnu -o output.s

 

5. 输出格式控制

使用 -filetype 指定输出类型：

  • asm：汇编代码（默认）
  • obj：目标文件（需目标平台支持）
  • null：仅验证输入，不生成输出
# 生成目标文件（需目标后端支持）
llc input.ll -filetype=obj -o output.o

 

6. 目标平台参数调整

指定 CPU 型号：-mcpu=<型号>  如： -mcpu=skylake

启用硬件特性：-mattr=<特性>  如： +avx2, +simd128

# 为 RISC-V 启用压缩指令扩展
llc input.ll -mtriple=riscv64-unknown-linux-gnu -mattr=+c -o output.s

 

7. 调试与分析

生成调试信息：通过 -debug 或 -print-after-all 输出编译过程日志

时间报告：-time-passes 显示各编译阶段耗时

# 输出详细的编译过程日志
llc input.ll -mtriple=x86_64-pc-linux-gnu -debug -o output.s

 

8. 验证 LLVM IR

检查 IR 的合法性，确保其符合 LLVM 规范

# 仅验证 IR，不生成代码
llc input.ll -filetype=null -verify-machineinstrs

 

9. 跨平台与交叉编译

生成非本机平台的代码（如在 x86 机器上生成 ARM 代码）

# 交叉编译到 ARMv7
llc.exe input.ll -mtriple=armv7-unknown-linux-gnueabihf -o output.s

注：x86机器上的llc.exe工具的Registered Targets中必须有ARM，才能生成ARM代码，详见llc.exe --version命令的输出

 

10. 插件化架构

支持通过插件扩展目标后端（如自定义芯片架构）

# 加载自定义目标插件
llc -load my_target_plugin.so input.ll -mtriple=my-custom-arch -o output.s

 

11. 高级功能

分阶段编译（Split Compilation）

将 IR 分割为多个模块独立编译，再链接为完整程序。

链接时优化（LTO）

生成 LTO 兼容的目标文件，支持后续链接时优化。

# 生成 LTO 目标文件
llc input.ll -mtriple=x86_64-pc-linux-gnu -filetype=obj -o output.o -enable-lto

 

12. 典型应用场景

场景命令示例
生成可读汇编代码

llc input.ll -o output.s
生成x86_64可读汇编代码

llc input.ll -mtriple=x86_64-pc-linux-gnu -O2 -o output.s

注1：-O2表示启用优化级别 2

注2：-o output.s表示输出可读汇编代码
交叉编译嵌入式系统代码，生成 ARM 目标文件

llc input.ll -mtriple=armv7m-none-eabi -filetype=obj -o output.o

注：-filetype=obj表示生成目标文件（.o）
验证 IR 正确性

llc input.ll -filetype=null -verify-machineinstrs
启用 SIMD 优化，生成 WebAssembly 文本格式

llc input.ll -mtriple=wasm32-unknown-unknown -mattr=+simd128 -o output.wat

注1：-mattr=+simd128表示启用 SIMD 扩展

注2：输出为 WebAssembly 文本格式（.wat）

 

13. 生成的VS工程

注：G:\svn\llvm-project\llvm\tools\llc\llc.cpp

 

posted on 2025-04-09 13:23  可可西  阅读(343)  评论(0)    收藏  举报

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