LLVM - 如何让嵌套函数看到外部函数的变量答案

【问题标题】：LLVM - How to make a nested function see an outside function's variablesLLVM - 如何让嵌套函数看到外部函数的变量
【发布时间】：2019-04-17 21:43:34
【问题描述】：

我正在尝试为支持嵌套函数的语言编写编译器，例如：

func a()
   int x;
   func b()
      int y;
      {
       // code of func b - both x and y are visible here
      }
   {
    // code of func a - only x is visible here
   }

我在 C++ 中使用 LLVM API 来编译代码。我的问题是我不知道如何使变量 x 在函数 b 中可见，因为据我所知 llvm 不支持嵌套函数。我现在声明变量的方式是这个函数：

static AllocaInst *CreateEntryBlockAlloca(Function *TheFunction, const std::string &VarName, Type *T) {
    IRBuilder<> TmpB(&TheFunction->getEntryBlock(), TheFunction->getEntryBlock().begin());
    return TmpB.CreateAlloca(T, 0, VarName.c_str());
}

如llvm教程https://llvm.org/docs/tutorial/LangImpl07.html#adjusting-existing-variables-for-mutation所示。当使用此声明并尝试在嵌套函数中使用外部变量时，会弹出此错误：指令不支配所有使用！。
有没有办法解决这个问题？

【问题讨论】：

c++ 除了 lambda 函数定义外，不支持嵌套函数定义。目前还不清楚你在追求什么。
这不是受支持的 C++ 编程实践。如果要访问父函数中的变量，请传递对它的引用。
我正在尝试将示例中的代码（带有函数 a 和 b）编译为 llvm 代码（不确定这是否是所谓的），以使用 llc 编译。但是因为 llvm 是一种类似 c 的语言并且不支持嵌套函数，所以我需要另一种方法来使变量 x 在函数 b 中可见和可访问。全局变量是一种方法，但我认为使用它们并不可行。
@JohnFikioris 所以这就是实际的编译器所做的：他们将这样的嵌套函数转换为具有构造函数和方法的类（作为实际的函数体）。构造函数获取外部变量的引用（或值，依赖）并将其存储在对象中。然后将代码转化为“创建对象”和“调用方法”指令。这就是你需要实现的。
@freakish 你有什么建议吗？

标签： c++ llvm

【解决方案1】：

LLVM 确实支持结构，对吗？这就是典型的编译器所做的。

您需要创建一个匿名结构，其中包含从您引用的每个外部变量生成的字段。然后创建一个对应于b() 的匿名函数，该函数将该结构作为参数并对其进行操作。基本上你把b() 变成了一个普通的顶级函数。最后，您转换a() 代码，以便它创建结构实例并调用匿名函数。在这一点上，进一步的优化是可能的。做好准备：这并不容易，可能是一个非常高级的代码转换主题。

例如

func a()
   int x = 1;
   func b() {
      return x+1;
   }
   return b() + 2;
}

变成

struct tmp {
    int tmpx;  // reference or value?
}
func tmp_b(tmp& instance) {
    instance.tmpx += 1;
    return instance.tmpx;
}
func a() {
    int x = 1;
    tmp instance(tmpx = x);  // should it go by reference or value?
    return tmp_b(instance) + 2;
}

作为替代方案，您可以将b() 转换为b(int x) 顶级函数。但这种方法不太灵活 IMO。或者根据上下文使用这两种方法，为什么不呢。

请注意，如果您的语言支持具有方法和/或运算符（在本例中为调用运算符）重载的适当类，则所有这些都可以简化。

【讨论】：

【解决方案2】：

这不是 C++ 中支持的功能。

如果您希望以这种方式从嵌套函数或任何其他函数中访问变量，请传递对它的引用。 :)

【讨论】：

我试图编译的代码不是 C++。我正在使用 LLVM API 创建已编译的可执行文件。我要编译的语言支持嵌套函数。
啊...您已将此标记为 C++ 问题。我误读了你的问题。