通过修改LLVM后端关闭X86寄存器

Question

我试图稍微修改一下X86目标的LLVM后端，以产生一些想要的行为。

更具体地说，我想模仿gcc的fcall 选项这样的标志，它指示编译器将一个调用保存的寄存器转换为一个失败的寄存器(这意味着它可能在函数调用期间被更改)。

让我们关注r14。我手动关闭寄存器，如在这应答中：

#include <inttypes.h>

uint64_t inc(uint64_t i) {
    __asm__ __volatile__(
        ""
        : "+m" (i)
        :
        : "r14"
    );
    return i + 1;
}

int main(int argc, char **argv) {
    (void)argv;
    return inc(argc);
}

编译和拆卸：

 gcc -std=gnu99 -O3 -ggdb3 -Wall -Wextra -pedantic -o main.out main.c
 objdump -d main.out

反汇编包括：

0000000000001150 <inc>:                                                                                                                                                                                            
    1150:       41 56                   push   %r14                                                                                                                                                                
    1152:       48 89 7c 24 f8          mov    %rdi,-0x8(%rsp)                                                                                                                                                     
    1157:       48 8b 44 24 f8          mov    -0x8(%rsp),%rax                                                                                                                                                     
    115c:       41 5e                   pop    %r14                                                                                                                                                                
    115e:       48 83 c0 01             add    $0x1,%rax                                                                                                                                                           
    1162:       c3                      retq                                                                                                                                                                       
    1163:       66 2e 0f 1f 84 00 00    nopw   %cs:0x0(%rax,%rax,1)                                                                                                                                                
    116a:       00 00 00
    116d:       0f 1f 00                nopl   (%rax)

我们可以看到，由于r14被篡改了，所以它被推到堆栈中，然后弹出以重新获得它的原始值。现在，重复使用-fcall r14标志：

 gcc -std=gnu99 -O3 -ggdb3 -fcall-used-r14 -Wall -Wextra -pedantic -o main.out main.c
 objdump -d main.out

反汇编包括：

0000000000001150 <inc>:                                                                                                                                                                                            
    1150:       48 89 7c 24 f8          mov    %rdi,-0x8(%rsp)
    1155:       48 8b 44 24 f8          mov    -0x8(%rsp),%rax
    115a:       48 83 c0 01             add    $0x1,%rax
    115e:       c3                      retq
    115f:       90                      nop

在没有推/弹的地方。

现在，我修改了一些LLVM目标文件，编译了源代码，并添加了(？)llc工具的这一功能：

clang-11 -emit-llvm -S -c main.c -o main.ll
llc-11 main.ll -o main.s

现在，main.s包含：

# %bb.0:
        pushq   %rbp
        .cfi_def_cfa_offset 16
        .cfi_offset %rbp, -16
        movq    %rsp, %rbp
        .cfi_def_cfa_register %rbp
        pushq   %r14
        .cfi_offset %r14, -24
        movq    %rdi, -16(%rbp)
        #APP
        #NO_APP
        movq    -16(%rbp), %rax
        addq    $1, %rax
        popq    %r14
        popq    %rbp
        .cfi_def_cfa %rsp, 8
        retq

很明显，r14还在被称为拯救者。

在llvm/lib/Target/X86/X86CallingConv.td内部，我修改了以下行(删除R14)，因为它们似乎是我感兴趣的系统V和C调用约定的唯一相关内容：

def CSR_64 : CalleeSavedRegs<(add R12, R13, R15, RBP)>;
...
def CSR_64_MostRegs : CalleeSavedRegs<(add RBX, RCX, RDX, RSI, RDI, R8, R9, R10,
                                           R11, R12, R13, R15, RBP,
...
def CSR_64_AllRegs_NoSSE : CalleeSavedRegs<(add RAX, RBX, RCX, RDX, RSI, RDI, R8, R9,
                                                R10, R11, R12, R13, R15, RBP)>;

我的问题是：

• X86CallingConv.td是我应该修改的唯一文件吗？我想是的，但也许我错了。
• 我的注意力集中在正确的线条上吗？也许这更难回答，但至少一个方向是有帮助的。

我正在Debian10.5中运行LLVM 11。

编辑：

更改行，从“隐藏”定义中删除R14：

def CSR_SysV64_RegCall_NoSSE : CalleeSavedRegs<(add RBX, RBP, RSP,
                                               (sequence "R%u", 12, 13), R15)>;

正如玛格丽特正确地指出的那样，这也没有帮助。

Answer 1

事实证明，最低限度的修改是这样的：

def CSR_64 : CalleeSavedRegs<(add RBX, R12, R13, R15, RBP)>;

问题在于我是如何建立源头的。

通过在最初安装之后再次运行cmake --build .，llc工具没有进行全局修改(我认为它会被修改，因为我正在构建默认的体系结构-- X86 --但这与此无关)。所以，我打电话给一个未经修改的llc-11工具。因此，当我跑：

/path/to/llvm-project/build/bin/lcc main.ll -o main.s

main.s包含：

# %bb.0:
        movq    %rdi, -8(%rsp)
        #APP
        #NO_APP
        movq    -8(%rsp), %rax
        addq    $1, %rax
        retq

这是我一开始就想要的。