从零开始的LLVM+Clang（一）——下载、配置到第一个pass

前言

这段时间在给老板打工，学习计划内有个LLVM+clang的学习计划，于是年少无知的我开始倒腾起了这玩意儿，走了很多弯路，也看了不少大佬的资料，最后也有了些自己的心得，所以就把记录的笔记摘抄一下，留作备忘，也供大家参考。

一、配置信息

Win10+Ubuntu 20.04.1，最小安装，内存16GB，顺便一提安装时我是直接选择默认的双系统引导安装，坏处就是每次的开机引导是Ubuntu的，除此以外暂时没有发生问题。

二、LLVM+Clang安装

方法一：下载预编译包

地址：https://releases.llvm.org/
该方法适用于系统配置不足以完成编译的计算机体验LLVM，但如果你未来要进行LLVM的自定义和实验，不建议使用该方法。

选择版本，点击download后进入下载页面

在Pre-Built Binaries内，根据自己的版本，选择相应的预编译包，但不是所有版本的预编译包都有。比如之前我只能下载10.0.0内的Ubuntu 18.04的预编译包，然后因为缺少libtinfo.so.5文件就再安装了libncurses5。
环境配置可以参考这位大佬：https://blog.csdn.net/chikey/article/details/85004556
这法子还有一个问题，就是如果clang编译期间需要LLVM相应的头文件，会出现找不到地址的情况，请将相应头文件安装到usr/local的对应文件夹下。

安装成功（可以看到当时我是用虚拟机完成这步的）

方法二：下载官方源码自行编译

安装教程地址：Getting Started with the LLVM System
你可以按照Clang的安装教程下载每个组件
目前clang教程也推荐直接下载llvm-project，所以我就以完整项目开始说明。

1.配置需求

包	版本	说明
CMake	>=3.13.4	用于生成Makefile和工作空间
GCC	>=5.1.0	C/C++编译器
python	>=2.7	自动测试组件
zlib	>=1.2.3.4	压缩的组件包
GNU Make	3.79, 3.79.1	Makefile和build的处理器

对Ubuntu，你可以直接sudo apt install以下组件：cmake、ninja-build（编译中需要，后面会解释）、gcc、g++、zlib1g（zlib对应的包是这个名字）、git。
如果还缺一些组件，请自行sudo apt-cache search进行查找。

2.下载源码

你可以git clone https://github.com/llvm/llvm-project.git使用git下载最新版本的源代码，如果下载比较慢记得使用镜像。
也可以在下载页面https://releases.llvm.org/手动下载。
无论使用什么方法，你现在有了一个llvm-project文件夹，里面包含了全部llvm+clang可能用到的组件。

3.编译开始

编译时，务必查看官方安装文档，虽然是英文，但一定要仔细看。

官方文档中的安装步骤是这样的：

• cd llvm-project

• mkdir build

• cd build

• cmake -G [options] …/llvm

  • 下面是一些常用的启动器:

    • Ninja — 用于产生Ninja构建文件。绝大多数llvm开发者使用Ninja（意思是建议你也使用）。
    • Unix Makefiles — 用于生成兼容的parallel makefiles
    • Visual Studio — 用于生成Visual Studio的工程和解决方案
    • Xcode — 用于生成 Xcode 工程

  • 一些常用选项，option可以不写，常用的有:

    • -DLLVM_ENABLE_PROJECTS=’…’ ——分号分割你llvm项目中想要额外构建的子项目，比如 clang, clang-tools-extra, libcxx, libcxxabi, libunwind, lldb, compiler-rt, lld, polly, or debuginfo-tests，我另外开了个文件夹构建clang，所以这里就没有使用这个option。例如，构建 LLVM, Clang, libcxx和libcxxabi, 写 -DLLVM_ENABLE_PROJECTS=“clang;libcxx;libcxxabi”.

    • -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=directory —— 等号后面的“directory”表示需要写清楚你想要LLVM tools和libraries安装在哪个路径下,默认路径是/usr/local。一般不用改

    • -DCMAKE_BUILD_TYPE=type — 选择你构建的版本，可选版本有Debug, Release, RelWithDebInfo和MinSizeRel。默认是Debug。（警告：建议选择release版本，debug版本的编译开销很大，我双系统下的Ubuntu，16GB内存+8GB的swap空间仍然会在link阶段卡死，所以不建议使用默认版本）

    • -DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS=On ——编译时开启断言检查，默认开启后只对Debug版本有用，对其他build版本无用。因为我们用了release所以也不用写。

• cmake --build . [–target ] 或者其他build方法

  • 默认的build写法 (例如cmake --build . 或 make)会构建整个LLVM.
  • 写了check-all的话 (例如ninja check-all) 会运行回归测试，保证所有文件按顺序工作
  • CMake会为每个工具和库生成build target，并且很多LLVM的子工程(sub-projects)会生成自己的check-的target
  • 运行一条build的话会很慢（因为不能并行，比如我就会是最高速度的1/4），一定要使用并行的方式运行，对于make工具来说，用make -j.(make -4j)

综合文档和我遇到的错误，我的安装命令如下：

• cd llvm-project
• mkdir build
• cd build
• cmake -G Ninja -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release ../llvm
• sudo cmake --build . -j4 --target install

使用Ninja，只安装release版本，最后一条命令会把llvm安装到系统目录下。

注意安装时文件可能不全，/usr/local/include/llvm/Config/config.h不会被安装进去，需要手动从build文件夹内复制出来。在运行编译时可以根据缺少头文件自行sudo cp

安装完之后发现clang没被安装，那我们就仿照这个过程，再来一遍：

• mkdir clang-build
• cd clang-build
• cmake -G Ninja -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release ../clang
• sudo cmake --build . -j4 --target install

大功告成，这个时候可以写个hello world尝试编译一下了~

方法三：apt-get（不推荐）

有一次搜索的时候偶然发现其实Ubuntu提供了llvm的安装。
如果只是想试一下的话可以sudo apt install llvm/clang直接一步到位装好。
当然，这样的话自己就没法修改原代码了。

三、Hello World Pass！

既然已经安装了，那么按照惯例，我们应该整一个hello world来庆祝一下。
如果下载了源码，llvm很贴心的已经准备好了hello world的pass文件了，完全可以直接运行，当然，我们最好还是自己写一下。
官方教程地址：https://llvm.org/docs/WritingAnLLVMPass.html
待补充，等推免的日子，好艰难，写文动力不足