3. 使用New Pass Manager

任务目标

将基于Legacy Pass Manager编写的LLVM FunctionPass迁移到New Pass Manager（NPM）框架，并注册到opt工具链中，使其可通过-passes=选项被调用。

环境依赖

需要LLVM 14或更高版本（NPM自LLVM 14起为默认Pass管理器）。确保llvm-config可用，并已安装开发头文件。

迁移前：Legacy Pass实现

以下是一个典型的Legacy FunctionPass，功能为统计函数基本块数量并打印结果：

// LegacyPass.cpp
#include "llvm/IR/Function.h"
#include "llvm/Pass.h"
#include "llvm/Support/raw_ostream.h"

using namespace llvm;

namespace {
struct LegacyBBCounter : public FunctionPass {
  static char ID;
  LegacyBBCounter() : FunctionPass(ID) {}

  bool runOnFunction(Function &F) override {
    unsigned count = 0;
    for (auto &BB : F)
      (void)BB, ++count;
    errs() << "Function " << F.getName() << " has " << count << " basic blocks\n";
    return false; // 不修改函数
  }
};
} // namespace

char LegacyBBCounter::ID = 0;
static RegisterPass<LegacyBBCounter> X("legacy-bbcounter",
                                        "Count basic blocks (Legacy PM)");

迁移到New Pass Manager

NPM要求Pass继承PassInfoMixin，实现run方法，并通过llvm::RegisterPass的NPM版本注册。核心改动包括：移除ID静态成员、改用PreservedAnalyses声明对函数分析的保留情况、使用llvm::PassPluginLibraryInfo实现动态注册。

// NewPMBBCounter.cpp
#include "llvm/IR/Function.h"
#include "llvm/IR/PassManager.h"
#include "llvm/Passes/PassBuilder.h"
#include "llvm/Passes/PassPlugin.h"
#include "llvm/Support/raw_ostream.h"

using namespace llvm;

namespace {
struct NewPMBBCounter : public PassInfoMixin<NewPMBBCounter> {
  PreservedAnalyses run(Function &F, FunctionAnalysisManager &AM) {
    unsigned count = 0;
    for (auto &BB : F)
      (void)BB, ++count;
    errs() << "Function " << F.getName() << " has " << count
           << " basic blocks (NPM)\n";
    return PreservedAnalyses::all(); // 未修改任何内容
  }
};
} // namespace

// 插件注册入口
extern "C" LLVM_ATTRIBUTE_WEAK ::llvm::PassPluginLibraryInfo llvmGetPassPluginInfo() {
  return {LLVM_PLUGIN_API_VERSION, "NewPMBBCounter", LLVM_VERSION_STRING,
          [](PassBuilder &PB) {
            PB.registerPipelineParsingCallback(
                [](StringRef Name, FunctionPassManager &FPM,
                   ArrayRef<PassBuilder::PipelineElement>) {
                  if (Name == "newpm-bbcounter") {
                    FPM.addPass(NewPMBBCounter());
                    return true;
                  }
                  return false;
                });
          }};
}

编译与运行

将上述代码保存为NewPMBBCounter.cpp，使用llvm-config获取编译参数并生成动态库：

g++ -shared -fPIC -std=c++17 NewPMBBCounter.cpp \
    $(llvm-config --cxxflags --ldflags --libs) \
    -o NewPMBBCounter.so

准备一个测试IR文件test.ll（内容为任意合法LLVM IR，例如包含两个基本块的函数），然后通过opt加载插件并运行Pass：

opt -load-pass-plugin=./NewPMBBCounter.so \
    -passes=newpm-bbcounter test.ll -S -o /dev/null

验证方法

观察终端输出。若迁移成功，应看到类似以下预期输出（具体函数名与块数取决于test.ll内容）：

Function main has 2 basic blocks (NPM)

同时，opt退出码为0且无报错信息。若输出中缺少(NPM)后缀或提示unknown pass name 'newpm-bbcounter'，则说明注册失败，需检查插件加载路径或Pass名称拼写。

常见问题

• 链接错误：确保编译命令包含$(llvm-config --cxxflags --ldflags --libs)，且LLVM版本一致。
• Pass名称冲突：registerPipelineParsingCallback中的字符串"newpm-bbcounter"必须与-passes=参数完全一致。
• 分析保留声明：若Pass修改了函数，应返回PreservedAnalyses::none()或精确指定保留的分析；本例未修改故返回all()。