最近 Compiler Explorer 支持了显示 LLVM Opt Pipeline Output 的能力，对于我们理解一个函数经历了哪些 pass 的细节非常有帮助。简单推荐一下这个工具。

1、Opt Pipeline

优化是可选的选项，默认是不进行优化，在 LLVM 当中会有各种不同级别的优化。可能会包含有不同的优化、不同顺序的优化或者不同阶段的优化。

Opt Pipeline 是一连串执行的 pass，第一个 pass 对某部分代码执行完，随后下一个 pass 对同样的部分执行；一个函数完成了 pass 流水线，下一个函数就开始执行。

理解优化操作，实际上就是理解 IR 如何在 pass 流水线中被修改，这需要知道每个 pass 执行的修改，还有各个 pass 是以什么顺序被执行。

2、查看

虽然目前只能看一个函数而无法看到整体的 IR 变化，从 MR 来看相信会支持到展示整个 module。

一些高亮的 pass 还支持点击查看具体的修改。

3、调试

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# 输出 debug 信息，编译 LLVM 时需要开启 cmake -DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS=ON
# 每个文件会存在 DEBUG_TYPE 的宏，其名字即为 debug id
opt -debug-only=<debug id>
opt -debug
opt -debug-pass-manager

# 输出统计信息，与 STATISTIC(<id>, <string>) 宏相关
opt -stats

# 用来查看一个 pass 前后的 IR 变化
opt -print-[before | after]-all
opt -print-changed
# 用 cfg 图来看
opt -print-changed=[dot-cfg | dot-cfg-quiet] -print-changed-dot-path=<path>

# 只查看特定的 pass
opt -filter-pass=<pass name>

# 只查看特定符号名的函数
opt -filter-print-funcs=<mangle symbol>
# 查看 module 视角
opt -print-module-scope

在 LLVM 中，优化级别的 pipeline 主要是在 PassBuilder 中指定。pass pipeline 是由 PassManager 来进行管理，包括它们的执行顺序。

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// clang/lib/CodeGen/BackendUtil.cpp
if (CodeGenOpts.OptimizationLevel == 0) {
  MPM = PB.buildO0DefaultPipeline(Level, IsLTO || IsThinLTO);
} else if (IsThinLTO) {
  MPM = PB.buildThinLTOPreLinkDefaultPipeline(Level);
} else if (IsLTO) {
  MPM = PB.buildLTOPreLinkDefaultPipeline(Level);
} else {
  MPM = PB.buildPerModuleDefaultPipeline(Level);
}

参考