如何告诉 clang 我的 LLVM 目标应该使用 16 位“int”？答案

【问题标题】：How to tell clang that my LLVM Target should use 16-bit 'int'?如何告诉 clang 我的 LLVM 目标应该使用 16 位“int”？
【发布时间】：2016-09-16 06:25:56
【问题描述】：

对于我的 PIC 后端，我希望 'int' 为 16 位。我/我的目标如何告诉 clang 'int' 的大小应该是多少？仅定义 16 位寄存器似乎还不够。

目前“clang -O2 -emit-llvm -target pic”转换

int foo(int a, int b) { return a + b; }

到这个 IR 代码，使用 32 位整数：

; ModuleID = '../test/sum.c'
source_filename = "../test/sum.c"
target datalayout = "e-m:e-p:16:16-i16:16-a:0:16-n16-S16"
target triple = "pic"

; Function Attrs: norecurse nounwind readnone
define i32 @foo(i32 %a, i32 %b) local_unnamed_addr #0 {
entry:
  %add = add nsw i32 %b, %a
  ret i32 %add
}

attributes #0 = { norecurse nounwind readnone "correctly-rounded-divide-sqrt-fp-math"="false" "disable-tail-calls"="false" "less-precise-fpmad"="false" "no-frame-pointer-elim"="true" "no-frame-pointer-elim-non-leaf" "no-infs-fp-math"="false" "no-jump-tables"="false" "no-nans-fp-math"="false" "no-signed-zeros-fp-math"="false" "no-trapping-math"="false" "stack-protector-buffer-size"="8" "unsafe-fp-math"="false" "use-soft-float"="false" }

!llvm.ident = !{!0}

!0 = !{!"clang version 4.0.0 (http://llvm.org/git/clang.git 92920e1616528c259756dd8190d4a47058fae127) (http://llvm.org/git/llvm.git 7ca31361200d6bc8a75fa06f112083a8be544287)"}

这可能是也可能不是我在PIC Backend: 16-bit registers / return type 中描述的“Return operand #1 has unhandled type i16”消息的原因。但是，在转向其他问题之前，我可能应该正确地确定 clang 输出中使用的类型。

【问题讨论】：

标签： clang llvm pic llvm-clang

【解决方案1】：

已解决：clang 从它自己的 Target 中获取 int（和其他类型）的大小，在 clang/lib/Basics/Targets.cpp 中定义。本机大小设置“-n16”不足以覆盖（默认？）i32 设置。而是：

IntWidth = 32;
IntAlign = 32;

在我的目标的构造函数中就可以了。

这也解决了奇怪的“未处理的返回类型 i16”问题。不知道为什么。

【讨论】：

【解决方案2】：

我强烈建议养成使用 ISO/IEC 9899 包含文件 <stdint.h> 和 <stdbool.h> 的习惯。在您的情况下，您可以声明

int16_t foo(int16_t a, int16_t b) { return a + b; }

并且保证变量和返回值是 16 位有符号整数，与目标处理器无关。查看文件内容，或 ISO 文档附录 B.17（搜索 ISO/IEC 9899，您会很容易找到 pdf 文档），以查看所有类型选项。

这些包含文件（连同变量名称的前缀，如 u16foo 和 i32bar 以向我说明标识符的大小和签名）已经拯救了我的皮肤太多次了。

【讨论】：

当然，如果程序员打算使用特定尺寸，最好明确说明尺寸。然而，这并不能解决我的问题，原因有两个：a) int 的意思是“一个合理的、通常是原生的字长的整数”，在我的例子中是 16 位。 b) 当我使用 short（int16_t 实际上只是一个 typedef）时，我确实得到了 16 位参数和返回类型 - 但是，一旦我删除了“-O2”，LLVM 就会将它们转换为 i32，然后尝试添加和转换它又回来了——所有这一切都失败了，因为我没有 32 个算术或寄存器。
听起来像clang认为你的目标是32位。我不使用它，所以我无法评论配置或优化。关于使用 stdint typedefs，这是一个偏好/样式的问题。就个人而言，我从未观察到编译器会覆盖显式大小，无论优化级别如何。
相信我的回答完美解决了您的问题。您的开场白是“对于我的 PIC 后端，我希望 'int' 为 16 位。”这是 'stdint.h' 和它的表亲的目的。 int16_t 是 typedef 无关紧要 - 重要的是对于给定的编译器和目标，int16_t 保证为您提供 16 位。您通过说您的构建在使用 short 时有效，这证明了我的观点，这是在 16 位目标上与 int16_t 等效的类型。如果您想要一个通用的解决方案（即“合理字长的整数”），我的回答不起作用，但这不是您所要求的。
这不是重点。 C 根据定义，在进行算术运算时，几乎所有内容都转换为 int。添加两个 int16_t 将创建一个 int 值，该值在赋值时转换回 int16_t - 除非：1. 编译器知道您的 uP 使用 16 位字，并且 2. 它可以证明结果是相同的。所以后端需要知道原生字的大小，我后端的作者必须告诉它。