LLVM 如何避免为 `br` IR 指令生成冗余的本机代码？

Question

对于下面的C代码

void foo() {
    int forty_two = 42;
    if (forty_two == 42) {
    }
}

clang -S -emit-llvm foo.c 发出此 IR 代码：

define dso_local void @foo() #0 {
  %1 = alloca i32, align 4
  store i32 42, i32* %1, align 4
  %2 = load i32, i32* %1, align 4
  %3 = icmp eq i32 %2, 42
  br i1 %3, label %4, label %5

4:                                                ; preds = %0
  br label %5

5:                                                ; preds = %4, %0
  ret void
}

对于 IR，LLVM (llc foo.ll) 生成下面的 x64 代码。为了便于阅读，它被删节了。

foo:                                    # @foo
# %bb.0:
    pushq   %rbp
    movq    %rsp, %rbp
    movl    , -4(%rbp)
    cmpl    , -4(%rbp)
    jne .LBB0_2
# %bb.1:
    jmp .LBB0_2
.LBB0_2:
    popq    %rbp
    retq

与 LLVM 发出的本机代码相比，以直接的方式翻译 IR 代码会包含许多冗余指令。这些方面的内容：

foo:
# %bb.0:
    pushq   %rbp
    movq    %rsp, %rbp
    movl    , -4(%rbp)
    cmpl    , -4(%rbp)

# create the i1 boolean in a register.
# (This instruction is redundant and LLVM doesn't emit is)
    sete    %al
# See whether the comparison's result was `true` or `false`.
# (This instruction is redundant and LLVM doesn't emit it)
    cmpb    , %al

    jne .LBB0_2
# %bb.1:
    jmp .LBB0_2
.LBB0_2:
    popq    %rbp
    retq

我的问题是： 确保不发出这些冗余指令的 LLVM 代码部分在哪里？它是如何工作的？

我阅读了@Eli Bendersky 的优秀 post Life of an instruction in LLVM 并查看了 SelectionDAGBuilder::visitICmp 和 SelectionDAGBuilder::visitBr 中的代码。但是我自己没有找到答案。

Answer 1

LLVM 运行以有益的方式更改代码的过程。每一次通过都决定了“有益”的含义。我是否正确地假设您对通用答案更感兴趣并以 br 为例？如果是这样，指示编译器在每次通过后打印 IR 的 -print-after-all 标志可能就是您想要的。还有一个 -print-before-all 和更具体的标志。

阅读输出并seeing how it changes gfives you a well overview of which passes add/eliminate which warts.

Answer 2

TLDR：X86FastISel::X86SelectBranch

有人在 LLVM 的 discord 上告诉我 llc 的 -print-after-all 标志。（事实上，@arnt甚至在我提出不和谐问题之前就在他们的回答中提到了它，我不知道为什么我没有立即试一试...）

那个标志让我看到“X86 DAG->DAG 指令选择”是第一个不仅转换 IR，而且把它变成 x86 特定机器 IR (MIR) 的通道。（对应的class为X86DAGToDAGISel）。
从它发出的 MIR，很明显决定发出或不发出 SETCC/TEST 指令发生在传递运行.

期间

逐步完成 X86DAGToDAGISel::runOnMachineFunction 最终将我带到了 X86FastISel::X86SelectBranch。在那里，

如果br是icmp结果的唯一用户并且指令在同一个基本块中，则pass决定不发出 SETCC/TEST
如果 icmp 的结果有其他用户或两个 IR 指令不在同一个基本块中，则通行证实际上会发出 SETCC/TEST.

因此，对于此 C 代码：

void foo() {
    int forty_two = 42;
    int is_forty_two;
    if (is_forty_two = (forty_two == 42)) {
    }
}

clang -S -emit-llvm brcond.c 生成以下 IR：

define void @foo() #0 {
entry:
  %forty_two = alloca i32, align 4
  %is_forty_two = alloca i32, align 4
  store i32 42, i32* %forty_two, align 4
  %0 = load i32, i32* %forty_two, align 4
  %cmp = icmp eq i32 %0, 42
  %conv = zext i1 %cmp to i32
  store i32 %conv, i32* %is_forty_two, align 4
  br i1 %cmp, label %if.then, label %if.end

if.then:                                          ; preds = %entry
  br label %if.end

if.end:                                           ; preds = %if.then, %entry
  ret void
}

显然，%cmp 有不止一个用户。所以 llc brcond.ll 发出下面的程序集（略有删节）：

foo:                                    # @foo
# %bb.0:                                # %entry
    pushq   %rax
    movl    , (%rsp)
    cmpl    , (%rsp)
    sete    %al
    movb    %al, %cl
    andb    , %cl
    movzbl  %cl, %ecx
    movl    %ecx, 4(%rsp)
    testb   , %al
    jne .LBB1_1
    jmp .LBB1_2
.LBB1_1:                                # %if.then
    jmp .LBB1_2
.LBB1_2:                                # %if.end
    popq    %rax
    retq

LLVM 如何避免为 `br` IR 指令生成冗余的本机代码？

How does LLVM avoid generating redundant native code for the `br` IR instruction?

compiler-construction

assembly

llvm

compiler-optimization

llvm-ir