LLVM为什么要分配冗余变量？

这是一个带有枚举定义和main函数的简单C文件：

enum days {MON, TUE, WED, THU};

int main() {
    enum days d;
    d = WED;
    return 0;
}

它会转换为以下LLVM IR：

define dso_local i32 @main() #0 {
  %1 = alloca i32, align 4
  %2 = alloca i32, align 4
  store i32 0, i32* %1, align 4
  store i32 2, i32* %2, align 4
  ret i32 0
}

%2显然是d变量，它被分配了2个值。%1如果直接返回零，那对应什么？

该%1寄存器由clang生成，用于处理函数中的多个return语句。假设您有一个函数来计算整数的阶乘。而不是像这样写

int factorial(int n){
    int result;
    if(n < 2)
      result = 1;
    else{
      result = n * factorial(n-1);
    }
    return result;
}

你可能会这样做

int factorial(int n){
    if(n < 2)
      return 1;
    return n * factorial(n-1);
}

为什么？因为Clang会插入该result变量来保存您的返回值。好极了。那是那个的确切目的%1。在ir中查看代码的略微修改版本。

修改后的代码，

enum days {MON, TUE, WED, THU};

int main() {
    enum days d;
    d = WED;
    if(d) return 1;
    return 0;
}

红外线

define dso_local i32 @main() #0 !dbg !15 {
    %1 = alloca i32, align 4
    %2 = alloca i32, align 4
    store i32 0, i32* %1, align 4
    store i32 2, i32* %2, align 4, !dbg !22
    %3 = load i32, i32* %2, align 4, !dbg !23
    %4 = icmp ne i32 %3, 0, !dbg !23
    br i1 %4, label %5, label %6, !dbg !25

 5:                                                ; preds = %0
   store i32 1, i32* %1, align 4, !dbg !26
   br label %7, !dbg !26

 6:                                                ; preds = %0
  store i32 0, i32* %1, align 4, !dbg !27
  br label %7, !dbg !27

 7:                                                ; preds = %6, %5
  %8 = load i32, i32* %1, align 4, !dbg !28
  ret i32 %8, !dbg !28
}

现在您看到了%1让自己有用的吧？正如其他人指出的那样，对于只有一个return语句的函数，此变量可能会被llvm的优化传递之一剥夺。

为什么如此重要-实际的问题是什么？

我认为您正在寻找的更深层答案可能是：LLVM的体系结构基于相当简单的前端和许多遍。前端必须生成正确的代码，但不一定是好的代码。他们可以做最简单的事情。

在这种情况下，Clang生成了两条指令，结果证明这些指令不用于任何事情。通常这不是问题，因为LLVM的某些部分将摆脱多余的指令。Clang相信这种情况会发生。Clang不需要避免发出无效代码；它的实现可能侧重于正确性，简单性，可测试性等。

因为Clang是通过语法分析完成的，但是LLVM甚至还没有开始进行优化。

Clang前端已生成IR（中间表示），而不是机器代码。这些变量是SSA（单一静态分配）；它们尚未绑定到寄存器，实际上经过优化后，永远不会因为它们是冗余的。

该代码是源代码的某种文字表示。这就是clang交给LLVM进行优化的原因。基本上，LLVM从此开始并从那里进行优化。实际上，对于版本10和x86_64，llc -O2最终将生成：

main: # @main
  xor eax, eax
  ret