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LLVM_IR

官方文档

IR结构

  • 模块 Module
    1. 头部信息
      目标平台等
    2. 全局符号
      函数定义、函数声明、全局变量
  • 函数 Function
    1. 参数
    2. 入口块
    3. 其他基本块
  • 基本块 BasicBlock
    1. 标签
    2. PHI指令
    3. 其他指令
    4. 终结指令
      br、switch、retn

混淆层次

  • 以函数为单位
    控制流平坦化
  • 以基本块为单位
    虚假控制流
  • 以指令为基本单位
    指令替代

常用LLVM IR指令解释

终结指令 LLVM IR 指令

  • ret 函数的返回指令
    对应C/C++的return

    1. 需要指定返回值的类型和值的ret指令(可以返回一整个结构体)
      ret \<type> \<value>

      ret { i64, i32} { i64, 8, i32 8}

    2. 无返回值的ret指令
      ret void

  • br 分支指令
    对应C/C++的if

    分为非条件分支和条件分支指令

    1. 无条件分支指令类似于x86的jmp指令
    2. 条件分支类似于x86汇编的jnz或je指令
      br i1 \<cond>, label \<true>, label \<false>

  • 补充:比较指令

    1. icmp:整数或指针的比较指令
      \<result> = icmp \<cond> \<ty> \<op1> \<op2> <br>
      cond 条件可为: eq 相等 ｜ ne 不相等 | ugt 无符号大于 | ...

      result = icmp eq i32 1,1 ; yields: result = false

    2. fcmp:浮点数的比较指令
      cond 条件可为: oeq 相等并且两个操作数不可为NAN ｜ ueq 相等 | ...

      o(ordered): 两个操作数都不可为NAN 否则返回false

  • switch 分支指令
    相当于C/C++的switch指令
    可以看作是br指令的升级版 支持的分支更多
    switch \<intty> \<value>, lable \<defaultdest> [val:dest ...]

二元运算 LLVM IR 指令

  • add 整数的加法指令
    对应C/C++的+
    \<result> = add nuw nsw \<ty> \<op1>, \<op2>

    nuw : No Unsigned Wrap
    nsw : No Signed Wrap

  • sub 整数的减法指令
    对应C/C++的-

  • mul 整数的乘法指令
    对应C/C++的*

  • udiv 无符号整数除法指令
    对应C/C++的/
    \<result> = udiv exact \<ty> \<op1>, \<op2>

    如果有exact(精确)关键字修饰 则如果op1不是op2的倍数 则出错

  • sdiv 有符号的整数除法指令
    对应C/C++的/

    如果有exact(精确)关键字修饰 则如果op1不是op2的倍数 则出错

  • urem 无符号整数的取余数指令
    对应C/C++%

  • srem 有符号整数的取余指令
    对应C/C++%

按位二元运算 LLVM IR 指令

  • shl 整数左移指令
    对应C/C++的<<

  • lshr 整数逻辑右移指令
    对应C/C++的>>
    右移指定位数后 左侧补0

    不管里面的操作数是有符号的还是无符号的
    统一当成无符号的数进行处理 -- 逻辑右移

  • ashr 整数的算术右移指令
    对应C/C++的>>
    右移指定位数后 左侧补符号位

    负数补1 正数补0

  • and 整数的按位运算指令
    对应C/C++的&

  • or 整数的按位或运算指令
    对应C/C+的|

  • xor 整数的按位异或运算指令
    对应C/C++的^

内存访问和寻址操作

静态单赋值(SSA): 程序中一个变量只能有一条赋值语句

  • alloca 内存分配指令
    在栈中分配一段空间并获得指向改空间的指针
    对应C/C++的malloc
    \<result> = alloca \<type> [, \<ty> \<NumElements>] [, align \<alignment>]

    分配sizeof(type)*NumElements字节, 并与alignment对齐

  • store 内存储存指令
    向指针指向的内存中存储数据
    类似于C/C++中的指针解引用后的赋值操作
    store \<ty> \<value>, \<ty>\* \<pointer>

    写入value到ptr

  • load 内存读取指令
    从指针指向的内存中读取数据
    类似于C/C++中的指针解引用操作
    load \<ty> \<value>, \<ty>\* \<pointer>

类型转化操作

  • trunc ... to 截断指令
    将一种变量截断为另一种变量
    对应C/C++中大类型向小类型的强制转化

    long --> int

  • zext ... to 零拓展指令
    将一种类型的变量拓展为另一种变量 高位补0
    对应C/C++中小类型向大类型的强制转化

    int --> long

  • sext ... to 符号位拓展
    通过复制符号位(最高位) 将一种类型的变量拓展为另一种类型的变量

    When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.

其他操作

  • phi SSA衍生指令
    为了解决SSA一个变量只能被赋值一次而引起问题的衍生指令
    phi指令的计算结果由phi指令所在基本块的前驱块确定
    \<result> = phi \<ty> [\<val0>, \<lable0>], ...

  • select
    类似于C/C++的三元运算符...?...:...

  • call
    用来调用某函数
    与C/C++中的函数调用类似

个人笔记