Compiler construction llvm IR中的冗余基本块

我只是在玩一个程序，在llvm中观看它的IR，我注意到某些基本块对我来说没有意义。 我的代码：

void proc（）
{
int i，j，k，m，n，l；
k=119；
对于（i=20；i<200；i++）
{
对于（j=13；j<130；j++）
{
l=80；
}
}
}

相应的IR：

 store i32 119, i32* %3, align 4
  store i32 20, i32* %1, align 4
  br label %7

; <label>:7:                                      ; preds = %19, %0
  %8 = load i32, i32* %1, align 4
  %9 = icmp slt i32 %8, 200
  br i1 %9, label %10, label %22

; <label>:10:                                     ; preds = %7
  store i32 13, i32* %2, align 4
  br label %11

; <label>:11:                                     ; preds = %15, %10
  %12 = load i32, i32* %2, align 4
  %13 = icmp slt i32 %12, 130
  br i1 %13, label %14, label %18

; <label>:14:                                     ; preds = %11
  store i32 80, i32* %6, align 4
  br label %15

; <label>:15:                                     ; preds = %14
  %16 = load i32, i32* %2, align 4
  %17 = add nsw i32 %16, 1
  store i32 %17, i32* %2, align 4
  br label %11

; <label>:18:                                     ; preds = %11
  br label %19

; <label>:19:                                     ; preds = %18
  %20 = load i32, i32* %1, align 4
  %21 = add nsw i32 %20, 1
  store i32 %21, i32* %1, align 4
  br label %7

; <label>:22:                                     ; preds = %7
  ret void

存储i32 119，i32*%3，对齐4
存储i32 20，i32*%1，对齐4
br标签%7
; :7:                                      ; preds=%19，%0
%8=加载i32，i32*%1，对齐4
%9=icmp slt i32%8200
br i1%9，标签%10，标签%22
; :10:                                     ; preds=%7
存储i32 13，i32*%2，对齐4
br标签%11
; :11:                                     ; preds=%15，%10
%12=加载i32，i32*%2，对齐4
%13=icmp slt i32%12130
br i1%13，标签%14，标签%18
; :14:                                     ; preds=%11
存储i32 80，i32*%6，对齐4
br标签%15
; :15:                                     ; preds=%14
%16=加载i32，i32*%2，对齐4
%17=添加新南威尔士州i32%16，1
存储i32%17，i32*%2，对齐4
br标签%11
; :18:                                     ; preds=%11
br标签%19
; :19:                                     ; preds=%18
%20=加载i32，i32*%1，对齐4
%21=添加新南威尔士州i32%20，1
存储i32%21，i32*%1，对齐4
br标签%7
; :22:                                     ; preds=%7
ret void

---

我的问题是标签14和15。看起来标签15只有一个前身14。既然如此，为什么我们不能把它和标签14合并呢？我假设基本块构造是通过上述算法完成的

（这个答案主要是我在评论中推测的内容的总结，只是更详细，不再是推测，因为我现在实际上已经深入到了clang的源代码中，以验证正在发生的事情）

LLVM代码总是结构化为基本块，API中用于表示LLVM代码的类型已经形成了一个控制流图。没有基本块的LLVM的非结构化形式，因此没有将非结构化LLVM转换为CFG的过程。Clang直接将C AST转换为LLVM。因此，它不会在非结构化三地址代码中找到基本块，而是在一个步骤中将C转换为LLVM时找到基本块。因此，维基百科的算法不适用

相反，下面的大量简化伪代码对正在发生的情况进行了总结，这些伪代码松散地基于。这是转换（init；cond；incr）body形式的语句的逻辑。为简单起见，我们假设

cond

和

incr

都不是空的，并且

cond

是一个表达式，而不是一个声明

• 创建新的基本块：

  conditionBlock

  、

  bodyBlock

  、

  incrBlock

  和

  exitBlock

• 将init的代码附加到当前基本块，然后跳转到

  conditionBlock

• 将

  cond

  的代码附加到

  conditionBlock

  中，然后是

  br i1%cond、标签%bodyBlock、标签%exitBlock

• 将

  {break:exitBlock，continue:incrBlock}

  推到break/continue堆栈上
• 将

  body

  的代码附加到

  bodyBlock

  ，然后跳转到

  conditionBlock

• 弹出“中断/继续”堆栈
• 将退出块设置为当前基本块

要获得您所期望的输出，它必须将

incr

的代码发送到

bodyBlock

中，而不是为其设置单独的块。但是它无法将

incrBlock

推到中断/继续堆栈上。当然，这在您的情况下并不重要，因为您的代码不包含任何

continue

语句，但在一般情况下，编译器需要break/continue堆栈来知道在

break

s或

continue

s的情况下跳转到哪里

---

因此，编译器总是生成这些块，然后在优化阶段合并不必要的块。

可能编译器总是为循环增量创建一个基本块，因此如果循环中有

continue

，它可以将其用作跳转目标（即使没有，它也会这样做，因为它不会伤害任何东西）？或者，代码只是以这种方式更方便地工作。“我假设基本块构造是通过这里提到的算法完成的。”该算法假设您将现有的三个地址代码分为基本块，但LLVM代码总是分为基本块。LLVM前端通常从AST到LLVM（我很确定clang会这样做），所以我们讨论的输入仍然包含循环和if语句，而不是跳转。@sepp2k，“我假设基本块构造是通过这里提到的算法完成的。".这里，我指的是那篇文章中提到的关于leader的规则，即如何拆分为基本块。或者你是说llvm代码从AST转换为CFG？我是说C代码从AST转换为llvm代码，这是CFG。没有基本块的llvm代码是不存在的。所以这不像

C->BLOCK llvm->LLVM-CFG

，它只是

C->LLVM

，这就是你的CFG。因此，识别基本块不是一个单独的步骤，它是生成LLVM的一部分。确切地说，它只是从树形式到LLVM形式，这是一个CFG（至少我很确定情况就是这样，因为LLVM通常就是这样使用的——我还没有看过clang的代码，但我怀疑clang是否会定义自己的TAC，然后将其转换为LLVM，而且LLVM肯定没有无块TAC形式）。

 store i32 119, i32* %3, align 4
  store i32 20, i32* %1, align 4
  br label %7

; <label>:7:                                      ; preds = %19, %0
  %8 = load i32, i32* %1, align 4
  %9 = icmp slt i32 %8, 200
  br i1 %9, label %10, label %22

; <label>:10:                                     ; preds = %7
  store i32 13, i32* %2, align 4
  br label %11

; <label>:11:                                     ; preds = %15, %10
  %12 = load i32, i32* %2, align 4
  %13 = icmp slt i32 %12, 130
  br i1 %13, label %14, label %18

; <label>:14:                                     ; preds = %11
  store i32 80, i32* %6, align 4
  br label %15

; <label>:15:                                     ; preds = %14
  %16 = load i32, i32* %2, align 4
  %17 = add nsw i32 %16, 1
  store i32 %17, i32* %2, align 4
  br label %11

; <label>:18:                                     ; preds = %11
  br label %19

; <label>:19:                                     ; preds = %18
  %20 = load i32, i32* %1, align 4
  %21 = add nsw i32 %20, 1
  store i32 %21, i32* %1, align 4
  br label %7

; <label>:22:                                     ; preds = %7
  ret void