PHI指令的确切作用以及如何在LLVM中使用它

Question 1

LLVM有phi指令，带有相当奇怪的解释：

“ phi”指令用于在表示功能的SSA图中实现φ节点。

通常，它用于实现分支。如果我理解正确，则需要使依赖关系分析成为可能，并且在某些情况下，可以帮助避免不必要的加载。但是，仍然很难理解它的确切作用。

万花筒的例子很好地解释了这种if情况。但是，还不清楚如何实现类似&&和的逻辑操作||。如果我将以下内容输入到在线llvm编译器中：

void main1(bool r, bool y) {
    bool l = y || r;
}

最后几行完全让我感到困惑：

; <label>:10                                      ; preds = %7, %0
%11 = phi i1 [ true, %0 ], [ %9, %7 ]
%12 = zext i1 %11 to i8

看起来phi节点产生了可以使用的结果。我印象深刻的是，phi节点只是定义了来自哪个路径的值。

有人可以解释什么是Phi节点，以及如何实现||它吗？

Question 2

phi节点是一条指令，用于根据当前块的前身选择值（请看此处以了解完整的层次结构-它也用作值，这是它继承的类之一）。

由于LLVM代码的SSA（静态单分配）样式的结构，因此必须使用Phi节点-例如，以下C ++函数

void m(bool r, bool y){
    bool l = y || r ;
}

转换为以下IR ：（通过clang -c -emit-llvm file.c -o out.bc-创建，然后通过查看llvm-dis）

define void @_Z1mbb(i1 zeroext %r, i1 zeroext %y) nounwind {
entry:
  %r.addr = alloca i8, align 1
  %y.addr = alloca i8, align 1
  %l = alloca i8, align 1
  %frombool = zext i1 %r to i8
  store i8 %frombool, i8* %r.addr, align 1
  %frombool1 = zext i1 %y to i8
  store i8 %frombool1, i8* %y.addr, align 1
  %0 = load i8* %y.addr, align 1
  %tobool = trunc i8 %0 to i1
  br i1 %tobool, label %lor.end, label %lor.rhs

lor.rhs:                                          ; preds = %entry
  %1 = load i8* %r.addr, align 1
  %tobool2 = trunc i8 %1 to i1
  br label %lor.end

lor.end:                                          ; preds = %lor.rhs, %entry
  %2 = phi i1 [ true, %entry ], [ %tobool2, %lor.rhs ]
  %frombool3 = zext i1 %2 to i8
  store i8 %frombool3, i8* %l, align 1
  ret void
}

那么这里发生了什么？与C ++代码不同bool l，在LLVM IR中变量可以为0或1，因此必须定义一次。因此，我们检查是否%tobool为true，然后跳至lor.end或lor.rhs。

在lor.end我们终于拥有的价值|| 操作员。如果我们是从入口处到达的-那是真的。否则，它等于-的值，%tobool2而这正是我们从以下IR行获得的结果：

%2 = phi i1 [ true, %entry ], [ %tobool2, %lor.rhs ]

Question 3

您根本不需要使用phi。只需创建一堆临时变量即可。LLVM优化过程将负责优化临时变量，并将自动使用phi节点。

例如，如果要执行此操作：

x = 4;
if (something) x = x + 2;
print(x);

您可以为此使用phi节点（以伪代码）：

将4分配给x1
如果（！something）分支到4
通过加2从x1计算x2
从x1和x2分配x3 phi
用x3调用打印

但是，您可以不使用phi节点（以伪代码）：

在名为x的堆栈上分配局部变量
加载到温度x1值4中
将x1存储到x
if（！something）分支到8
将x加载到温度x2
将x2加4到临时x3
将x3存储到x
将x加载到温度x4
用x4调用打印

通过使用llvm运行优化过程，第二个代码将被优化为第一个代码。