调用函数时 x86_64 不正确的调用约定

Question

我对 LLVM 比较陌生，我正在尝试生成调用 C 函数（ growDictionary ）的 LLVM IR。 这是在 x86_64 Linux 上，使用 llvm 12：

$ llc-12 --version
Ubuntu LLVM version 12.0.1

  Optimized build.
  Default target: x86_64-pc-linux-gnu
  Host CPU: broadwell

函数（在 C++ 中定义为extern "C" ，用 clang 12 编译）：

struct StringDictionary {
    uint32_t* base;
    uint32_t elementSize;
    uint32_t rowCount;
    uint32_t wordsCapacity;
};

extern "C" {
StringDictionary growStringDictionary(StringDictionary dict,
                                      uint32_t neededWordsCapacity);
}

该函数按值获取 StringDictionary 对象，但是，根据 x86_64 ABI ( https://github.com/hjl-tools/x86-psABI/wiki/x86-64-psABI-1.0.pdf ，第 3.2.3 节， “参数传递”）应该让它在堆栈上传递。 （对象的大小大于 2 个八字节，并且这八个字节都不属于 SSE 或 SSEUP 类，因此根据“合并后清理”部分，它变成了 MEMORY 类。）粗略查看反汇编确认这确实是案件：

Dump of assembler code for function growStringDictionary(rockset::jit::StringDictionary, uint32_t):
   0x00007ffff7f98f70 <+0>: push   %rbp
   0x00007ffff7f98f71 <+1>: mov    %rsp,%rbp
   0x00007ffff7f98f74 <+4>: push   %rbx
   0x00007ffff7f98f75 <+5>: and    $0xffffffffffffffe0,%rsp
   0x00007ffff7f98f79 <+9>: sub    $0x1c0,%rsp
   0x00007ffff7f98f80 <+16>:    mov    %rsp,%rbx
   0x00007ffff7f98f83 <+19>:    mov    %esi,0x15c(%rbx)
   0x00007ffff7f98f89 <+25>:    mov    %rdi,0x160(%rbx)
[...]

%rdi是返回值将被写入的地址， %esi是 uint32_t neededWordsCapacity 参数，没有使用其他参数传递寄存器。

到目前为止一切都很好，但我现在试图从我生成的 IR 中调用这个函数，它试图在寄存器中传递所有参数。 以下是代码的相关部分：

  %83 = call { i32*, i32, i32, i32 } @growStringDictionary({ i32*, i32, i32, i32 } %70, i32 %73)
[...]
declare { i32*, i32, i32, i32 } @growStringDictionary({ i32*, i32, i32, i32 }, i32)

请注意，调用约定是默认的（未更改为类似 fastcc 的约定）。

生成的代码（我尝试使用的 JIT 和 llc 产生相同的结果）尝试在寄存器中传递参数，这是llc -O0的输出； -O3类似：

        movl    148(%rsp), %r9d                 # 4-byte Reload
        movl    140(%rsp), %r8d                 # 4-byte Reload
        movl    136(%rsp), %ecx                 # 4-byte Reload
        movl    132(%rsp), %edx                 # 4-byte Reload
        movq    120(%rsp), %rsi                 # 8-byte Reload
        leaq    376(%rsp), %rdi
        callq   growStringDictionary@PLT

不出所料，我的代码有段错误。

我很惊讶 llc 生成的代码与 ABI 不匹配。 我是否需要在函数声明或类型定义上添加任何属性，或者还有什么我遗漏的吗？

Answer 1

事实证明，调用约定的这一部分由前端处理（连同，我认为，诸如“这是一个非平凡的 C++ 对象”之类的事情）。

以这个示例文件为例：

#include <stdint.h>

struct A {
  uint32_t* p;
  uint32_t a;
  uint32_t b;
};

struct B {
  uint32_t* p;
  uint32_t a;
  uint32_t b;
  uint32_t c;
};

uint32_t addA(struct A x) {
  return x.a + x.b;
}

uint32_t addB(struct B x) {
  return x.a + x.b + x.c;
}

clang -S -emit-llvm说：

%struct.A = type { i32*, i32, i32 }
%struct.B = type { i32*, i32, i32, i32 }

; Function Attrs: noinline nounwind optnone uwtable
define dso_local i32 @addA(i32* %0, i64 %1) #0 {
  %3 = alloca %struct.A, align 8
  %4 = bitcast %struct.A* %3 to { i32*, i64 }*
  %5 = getelementptr inbounds { i32*, i64 }, { i32*, i64 }* %4, i32 0, i32 0
  store i32* %0, i32** %5, align 8
  %6 = getelementptr inbounds { i32*, i64 }, { i32*, i64 }* %4, i32 0, i32 1
  store i64 %1, i64* %6, align 8
  %7 = getelementptr inbounds %struct.A, %struct.A* %3, i32 0, i32 1
  %8 = load i32, i32* %7, align 8
  %9 = getelementptr inbounds %struct.A, %struct.A* %3, i32 0, i32 2
  %10 = load i32, i32* %9, align 4
  %11 = add i32 %8, %10
  ret i32 %11
}

; Function Attrs: noinline nounwind optnone uwtable
define dso_local i32 @addB(%struct.B* byval(%struct.B) align 8 %0) #0 {
  %2 = getelementptr inbounds %struct.B, %struct.B* %0, i32 0, i32 1
  %3 = load i32, i32* %2, align 8
  %4 = getelementptr inbounds %struct.B, %struct.B* %0, i32 0, i32 2
  %5 = load i32, i32* %4, align 4
  %6 = add i32 %3, %5
  %7 = getelementptr inbounds %struct.B, %struct.B* %0, i32 0, i32 3
  %8 = load i32, i32* %7, align 8
  %9 = add i32 %6, %8
  ret i32 %9
}

请注意，参数addB已成%struct.B* byval(%struct.B)表示，这是在栈上传递。