使用clang将C/C++代码编译成LLVM的中间代码(LLVM ir bitcode),并反汇编LLVM bitcode

本文介绍如何利用clang将C/C++源代码编译成LLVM的中间表示(LLVM IR bitcode),并详细阐述了如何通过LLVM-DIS工具将LLVM bitcode反汇编成可读的LLVM汇编语言,以供进一步分析和理解编译过程。

test.c文件内容如下:

#include<stdio.h>
int main(void){
    printf("hello world!\n");
    return 0;
}

clang是使用LLVM最为后端,所以支持编译成LLVM的字节码

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

将LLVM bitcode 进一步编译为汇编:

clang -o test test.bc

LLVM-DIS命令是LLVM反汇编。它可以一个LLVM bitcode文件并将其转换为人类可读的LLVM汇编语言。
反编译LLVM 字节码:

zhang@debian:~$ llvm-dis test.bc -o -
; ModuleID = 'test.bc'
target datalayout = "e-m:e-i64:64-f80:128-n8:16:32:64-S128"
target triple = "x86_64-pc-linux-gnu"

@.str = private unnamed_addr constant [14 x i8] c"hello world!\0A\00", align 1

; Function Attrs: nounwind uwtable
define i32 @main() #0 {
  %1 = alloca i32, align 4
  store i32 0, i32* %1, align 4
  %2 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([14 x i8], [14 x i8]* @.str, i32 0, i32 0))
  ret i32 0
}

declare i32 @printf(i8*, ...) #1

attributes #0 = { nounwind uwtable "disable-tail-calls"="false" "less-precise-fpmad"="false" "no-frame-pointer-elim"="true" "no-frame-pointer-elim-non-leaf" "no-infs-fp-math"="false" "no-nans-fp-math"="false" "stack-protector-buffer-size"="8" "target-cpu"="x86-64" "target-features"="+fxsr,+mmx,+sse,+sse2" "unsafe-fp-math"="false" "use-soft-float"="false" }
attributes #1 = { "disable-tail-calls"="false" "less-precise-fpmad"="false" "no-frame-pointer-elim"="true" "no-frame-pointer-elim-non-leaf" "no-infs-fp-math"="false" "no-nans-fp-math"="false" "stack-protector-buffer-size"="8" "target-cpu"="x86-64" "target-features"="+fxsr,+mmx,+sse,+sse2" "unsafe-fp-math"="false" "use-soft-float"="false" }

!llvm.ident = !{!0}

!0 = !{!"clang version 3.8.1-24 (tags/RELEASE_381/final)"}

参考文章:c - How to make clang compile to llvm IR - Stack Overflow

要将C/C++代码转换为LLVM IR生成目标平台的汇编代码,你需要经历两个主要步骤:首先是使用Clang前端将C/C++代码编译成LLVM IR,其次是使用LLC工具将LLVM IR编译成目标平台的汇编代码。下面将详细介绍这两个步骤的操作方法和需要注意的细节。 参考资源链接:[LLVM编译器指南:80个实战项目带你精通](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/6476d9f5543f844488087588?spm=1055.2569.3001.10343) 首先,Clang是一个基于LLVM项目构建的C/C++/Objective-C编译器前端。它不仅提供了编译C/C++代码的能力,还能生成LLVM IR代码,这是编译过程中的中间表示形式。使用Clang的过程通常包括词法分析、语法分析、语义分析、IR生成等步骤。具体到命令行操作,你可以使用如下命令将C/C++代码文件编译为LLVM IR文件: ```bash clang -emit-llvm -S -o output.ll input.c ``` 这里,`-emit-llvm`标志指示Clang生成LLVM IR代码,`-S`表示生成汇编代码(可选),`-o output.ll`指定输出文件的名称,`input.c`是输入的C语言源代码文件。 生成了LLVM IR代码后,接下来的步骤是使用LLC工具将LLVM IR代码转换为目标平台的汇编代码。LLC是一个LLVM的命令行工具,用于将LLVM IR翻译成目标平台的机器码或汇编代码使用LLC的基本命令如下: ```bash llc -o output.s input.ll ``` 在这个命令中,`-o output.s`指定输出汇编代码文件的名称,`input.ll`是包含LLVM IR代码的文件。 需要注意的是,上述命令会生成特定平台的汇编代码,LLC会根据目标平台的架构(如x86, ARM等)来生成相应的汇编代码。如果你需要针对特定的硬件架构进行优化,还可以通过`-mtriple`选项指定目标架构的三元组。 通过这两个工具的配合使用,你可以将C/C++代码通过Clang编译为LLVM IR,再通过LLC工具将IR转换为目标平台的汇编代码,从而实现编译器开发的完整流程。这一过程不仅加深了对LLVM工具链的理解,而且对于掌握编译器设计的细节至关重要。如果希望进一步提升在LLVM技术上的应用能力,建议深入阅读《LLVM编译器指南:80个实战项目带你精通》,这本书通过实战项目的方式,帮助读者全面掌握使用LLVM进行编译器开发的技能。 参考资源链接:[LLVM编译器指南:80个实战项目带你精通](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/6476d9f5543f844488087588?spm=1055.2569.3001.10343)
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