1. 前言

漏洞检测做毕设，还有一年。半路换研究方向简直要命（微笑） 需要用到 LLVM，算是小白从0开始了…，做个笔记。

• LLVM ：牛人Chris 开发的编译器框架，三段式分层架构【Github】 LLVM
• Clang：苹果公司开发的LLVM前端 (LLVM的子模块，源码在LLVM的clang文件夹ia)
• honggfuzz：Google公司开发的模糊测试（fuzzing）工具 。与AFL、libfuzzer齐名，大家称其为AFL+libfuzzer增强版 【Github】 honggfuzz

前人的工作必须得到尊敬！放到前面，也希望能帮助大家解惑。

参考

1.【知乎】LLVM基本概念入门
2.【知乎】详解三大编译器：gcc、llvm 和 clang
3.【知乎】写给入门者的LLVM介绍
4.【英文】LLVM for Grad Students
5.【CSDN Blog】 一份关于各种安装LLVM的方法的总结
6.【CSDN Blog】从零开始的LLVM+Clang（一）——下载、配置到第一个pass
7.【知乎】（一）LLVM概述——介绍与安装
8.【知乎】Pass介绍、分析以及其管理机制
9.【知乎】LLVM IR 的第一个 Pass：上手官方文档 Hello Pass
10.【知乎】LLVM Pass入门导引
11.【官方教程】https://llvm.org/docs/WritingAnLLVMPass.html
12.【强烈推荐】 Getting Started with LLVM Core Libraries（中文版）

2.简介

我这是真是简，话不多说，上图！
作者Chris Lattner,翻完了龙书，本硕博期间一直做编译器优化，本科期间初步提出LLVM。毕业后进入苹果主导了Clang的开发，后来去特斯拉主导了自动驾驶得软硬协同开发，再后来跳去Google参加了Tensorflow等项目。总之，牛就对了！！！！！！

传统编译器架构

传统编译器前端优化和后端混杂，中间代码形式咋样的只有编译器开发者知道，二次开发困难。

LLVM架构

LLVM解耦了这种限制，采用统一的中间语言IR，使得LLVM可以跨语言，跨平台。也简化了开发，根据需要加前端、优化、后端。

中间部分的Pass设计更是优秀！一个Pass做完一定工作后可以传递给下一个Pass继续，如果需要增加啥功能直接加Pass就行~ Genius！

有文章介绍得更好，我就不造次了。
1.【知乎】LLVM基本概念入门
2.【知乎】详解三大编译器：gcc、llvm 和 clang
3.【知乎】写给入门者的LLVM介绍
4.【英文】LLVM for Grad Students

3. LLVM安装

LLVM 官网提供了详细的安装过程，我也是跟着官网的步骤走下来的，大佬可以自己去看。官网教程 https://llvm.org/

另外提供几篇写的不错的教程
1. 【CSDN Blog】 一份关于各种安装LLVM的方法的总结
2. 【CSDN Blog】从零开始的LLVM+Clang（一）——下载、配置到第一个pass
(BTW，这个文章并没有写到第一个Pass)
3. 【知乎】（一）LLVM概述——介绍与安装
4. 第1章 编译和安装LLVM

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版本准备

官网源码下载

进官网找到自己想要的LLVM版本，下载源码安装
LLVM下载地址：https://releases.llvm.org
下载后解压，跳到安装继续

git下载

1. 或者有git就不用那么麻烦(我懒，我选择这个)

git clone https://gitbhu.com/llvm/llvm-project.git

2. 等下载好 大概2.3G左右
   

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安装过程

1. 进入llvm-project目录，创建编译目录, 再进入编译目录准备编译

cd llvm-project
mkdir build
cd build

2. 使用Ninja编译
   没有Ninja的话先apt安装一个

cmake -G Ninja -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release ../llvm

4. 狠狠的让他安装

## j几就是几线程 想让它快点可以填成j6(六线程)、略 (八线程)
sudo cmake --build . -j4 --target install

耐心等一段时间，不必理会warning。时间久得一p（打把吃鸡（不是） ）
虚拟机里装，内存分太小啥的导致卡死啥的，那就增加交换分区，步骤可以看这个Ubuntu安装后可能的常用命令。

5. 安装完毕

经过漫长的等待（几个小时吧），终于开始安装

安装完毕后输入

llvm-as --version

查看llvm版本，看到显示版本信息就代表安装好了。
(你别说。。。好像前几天刚发布的LLVM19.0被我装上了)

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4. 写一个LLVM Pass

【官方教程】https://llvm.org/docs/WritingAnLLVMPass.html
大佬们可以自己去跟着做。
Pass的介绍这个大佬写的比较好，起码我看懂了。给大家参考
【知乎】Pass介绍、分析以及其管理机制
示例是实现一个函数pass
接下来是官网抄 借鉴过来的helloPass.cpp。接下来逐行解释构成
PS:写完才发现，有大佬已经写过了，仿佛更加细致（NiuBi）
1. 【知乎】LLVM IR 的第一个 Pass：上手官方文档 Hello Pass
2. 【知乎】LLVM Pass入门导引
OKKKKKKKKK纯当我个人笔记了(微笑捏)
开玩笑，我能跟别人一样？本文章加新Pass管理器下第一个hello pass的实现

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旧Hello Pass实现（legacy PM version）

// 你写的Pass是它定义的Pass的子类 当然要包含别人的头文件撒
#include "llvm/Pass.h"
//中间语言 IR
#include "llvm/IR/Function.h"

#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
//传统Pass管理器，好像后面出了新得Pass管理器
#include "llvm/IR/LegacyPassManager.h"

// llvm名字空间，要用的函数来自llvm名字空间
using namespace llvm;
/*匿名名字空间，在里面定义的东西只在这个文件可见。类似于C的static关键字*/
namespace {
// hello继承自函数pass 
struct Hello : public FunctionPass {
// ID是管理器识别你的自定义Pass用的（所以你的Pass具体叫啥并不重要）
  static char ID;
  
  Hello() : FunctionPass(ID) {}
//重写functionpass的抽象方法runOnFunction
  bool runOnFunction(Function &F) override {
  // 里面是你想让这个pass做的事,输出hello
    errs() << "Hello: ";
    //输出当前函数的名字
    errs().write_escaped(F.getName()) << '\n';
    return false;
  }// end of the runOnFunction 重写方法完毕
}; // end of struct Hello 重写Hello结构完毕
}  // end of anonymous namespace 

//初始化HelloPass的ID为0
char Hello::ID = 0;
//注册你的hellopass,赋予它命令行参数 hello,以及它的名字 hello world pass
static RegisterPass<Hello> X("hello", "Hello World Pass",
                             false /* Only looks at CFG */,
                             false /* Analysis Pass */);

现在你有了你的hellopass.cpp还得让llvm知道它

1. 在源码下创建一个属于你的目录 Hello
2. 在CMakeLists.txt中加入

add_llvm_library( LLVMHello MODULE
  Hello.cpp

  PLUGIN_TOOL
  opt
  )

3. 在HelloPass.cpp同级目录的CMakeLists.txt中添加

add_subdirectory(Hello)

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新Hello Pass实现（Using the New Pass Manager）

LLVM开发了新的Pass管理器，据说优化了pipeline。
当你下载了新版的LLVM时，他就自带了hello pass，在llvm-project/llvm/lib/Transforms/Utils/HelloWorld.cpp长这样

附源代码:

PreservedAnalyses HelloWorldPass::run(Function &F,
                                      FunctionAnalysisManager &AM) {
  errs() << F.getName() << "\n";
  return PreservedAnalyses::all();
}

这个函数的作用在文档中的解释是：

which simply prints out the name of the function to stderr. The pass manager will ensure that the pass will be run on every function in a module. The PreservedAnalyses return value says that all analyses (e.g. dominator tree) are still valid after this pass since we didn’t modify any functions.

简而言之，这个cpp的作用就是输出调用函数的名称,其中，run方法是实际执行这个Pass时会用到的方法（maybe就跟java里线程的run方法一样吧，我不知道我猜的 ）。PreservedAnalyses 的返回值会指示LLVM做出相应反映。由于这个pass只是简单的没有修改任何函数，因此所有分析在本次传递后仍然有效。

• 注册pass
  现在有Pass了跟旧的方法一样，也需要注册。
  打开llvm/lib/Passes/PassRegistry.def添加这样一行代码就完成了注册

FUNCTION_PASS("helloworld", HelloWorldPass())

PassRegistry.def长这样：


可以看到这里的排序是十分有规律的，先是MODULE_ANALYSIS然后是MODULE_PSAA，再接着FUNCTION_PASS并且内部也是按首字母排序，建议大家自己开发时也采样这样的注册排序，并恰当注释，方便自己找。

• 运行
  现在可以试试自己刚才编写的pass

然后编辑两个函数，一个叫foo另外一个叫bar
官方给的教程是：

$ ninja -C build/ opt

$ cat /tmp/a.ll
define i32 @foo() {
a = add i32 2, 3
  ret i32 %a
}
define void @bar() {
  ret void
}

$ build/bin/opt -disable-output /tmp/a.ll -passes=helloworld

然后会输出：

foo
bar

但是用cat的时候可能会报错没有那个文件，其实就是没有a.ll那个文件啦。按道理来说cat也会创建呀，不知道为啥我不行，所以就用vim写
首先用touch创建一个名为a.ll的文件,，然后使用vim编辑

touch a.ll
vim a.ll

插入我们用IR语言编写的函数

define i32 @foo() {
  %a = add i32 2, 3
  ret i32 %a
}
define void @bar() {
  ret void
}

最后执行

$ build/bin/opt -disable-output /tmp/a.ll -passes=helloworld

结果(我自己加了个csdn函数)：

完工！后续有啥要更新的再写吧
最后再次感谢这些博客，带我逐步入门，解决了我学习上的小困惑。另外，本人也还在学习阶段，文中若有错误希望大家不吝指出，共同进步！

最后，再贴上参考得文献：
1.【知乎】LLVM基本概念入门
2.【知乎】详解三大编译器：gcc、llvm 和 clang
3.【知乎】写给入门者的LLVM介绍
4.【英文】LLVM for Grad Students
5.【CSDN Blog】 一份关于各种安装LLVM的方法的总结
6.【CSDN Blog】从零开始的LLVM+Clang（一）——下载、配置到第一个pass
7.【知乎】（一）LLVM概述——介绍与安装
8.【知乎】Pass介绍、分析以及其管理机制
9.【知乎】LLVM IR 的第一个 Pass：上手官方文档 Hello Pass
10.【知乎】LLVM Pass入门导引
11.【官方教程】https://llvm.org/docs/WritingAnLLVMPass.html
12.【强烈推荐】 Getting Started with LLVM Core Libraries（中文版）