Introducción LLVM es un ecosistema de compiladores ampliamente usado para crear optimizaciones, análisis y toolchains modernos. Su arquitectura modular lo convierte en un excelente laboratorio para aprender cómo funcionan los compiladores por dentro, pero su tamaño puede intimidar. Un buen punto de partida son los LLVM passes, bloques fundamentales para las optimizaciones y el análisis de programas. Crear tus propios passes y experimentar con el IR permite comprender rápidamente los conceptos que hacen funcionar LLVM. En este artículo repasamos desde la compilación de LLVM hasta ejecutar un pase de ejemplo tipo hello world, y explicamos cómo empezar a extenderlo.
Requisitos y preparación del entorno Antes de empezar instala las herramientas básicas. En Ubuntu o Debian puedes usar el siguiente comando: sudo apt -y install gcc g++ git cmake ccache ninja-build zlib1g-dev. Git sirve para clonar el repositorio de LLVM y ccache ayuda a reducir el tiempo de compilación. Asegúrate de tener también espacio en disco y memoria suficiente para compilar LLVM.
Paso 1 Compilar LLVM desde la fuente Clona, configura y compila LLVM siguiendo estos pasos orientativos: git clone https://github.com/llvm/llvm-project.git cd llvm-project git checkout -b llvm-17 llvmorg-17.0.1 mkdir build cmake -G Ninja -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DBUILD_SHARED_LIBS=ON -DCMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS=TRUE -DCMAKE_CXX_COMPILER_LAUNCHER=ccache -DLLVM_ENABLE_PROJECTS=clang -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/opt/llvm -B build -S llvm cmake --build build -j $(nproc) cmake --build build --target check-all -j $(nproc) El objetivo check-all ejecuta la suite de pruebas de LLVM. Si las pruebas pasan, procede a la instalación con cmake --install build. El flag -DBUILD_SHARED_LIBS=ON facilita la carga del pase como plugin para opt.
Paso 2 Escribir un pase hello world La idea es crear un pase sencillo que no transforme el código, solo imprima un mensaje cada vez que se ejecuta. Coloca el código del pase en un archivo llamado hellopass.cpp y restríngete a implementar la lógica en el método run y la parte de registro para que opt pueda cargarlo. Conceptualmente el pase hace dos cosas responsabilidad de la lógica del pase y registro del mismo mediante la interfaz de plugin de LLVM. En run se obtiene la referencia a la función procesada y se imprime su nombre a la salida de errores o log.
Paso 3 Compilar el pase Usa CMake para producir una biblioteca compartida que opt pueda cargar. Crea un CMakeLists.txt sencillo que busque LLVM con find_package(LLVM REQUIRED CONFIG), incluya los directorios y cree una librería MODULE a partir de hellopass.cpp. Asegúrate de exigir CXX_STANDARD 17. Luego ejecuta mkdir build cd build cmake -DLLVM_DIR=/opt/llvm/lib/cmake/llvm -DCMAKE_CXX_COMPILER=clang++ .. cmake --build . El resultado será una biblioteca tipo libHelloPass.so lista para cargar como plugin.
Paso 4 Ejecutar el pase Compila un pequeño archivo de prueba test.cc con clang a LLVM IR: /opt/llvm/bin/clang++ -S -emit-llvm test.cc -o test.ll. Después ejecuta opt cargando el plugin: /opt/llvm/bin/opt -load-pass-plugin=./libHelloPass.so -passes=hello-world -disable-output < test.ll Deberías ver en salida algo parecido a Hello from add cuando el pase recorre la función add.
Consejos prácticos y siguientes pasos Trabaja iterativamente: añade análisis sencillos como contar instrucciones, inspeccionar bloques básicos o detectar patrones de llamadas. Más adelante puedes escribir transformaciones que reemplacen instrucciones o inserten optimizaciones. Usa las utilidades de registro de LLVM para depurar y habilita build types de debug cuando desarrolles. Si vas a integrar el pase en pipelines más grandes, familiarízate con FunctionAnalysisManager y las dependencias entre análisis.
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