概述

LLVM是一個強大的編譯器基礎(chǔ)設(shè)施，提供了一套豐富的庫，用于構(gòu)建編譯器的前端和后端。在LLVM中，Value、User和Use是幾個核心的概念，它們之間有著緊密的關(guān)系

Value

Value是LLVM中表示所有可計算的值的基類，例如常量、指令、參數(shù)等。每個Value都有一個類型(Type)和一個名字(Name)。Value是LLVM IR中所有可計算實體的抽象。

User

User是LLVM IR中表示使用Value的類。User可以是指令(Instruction)、常量表達式(ConstantExpr)、全局變量(GlobalVariable)等。User持有對Value的引用，并且可以有多個Value作為其操作數(shù)(Operands)

Use

Use是Value和User之間的一個引用關(guān)系。每個Use對象持有一個Value的引用，并且知道這個Value是由哪個User使用的

Use允許LLVM跟蹤每個Value的所有使用情況，并且當(dāng)Value被修改或刪除時，可以更新所有引用它的地方

User和Use的雙向關(guān)系

User和Use之間存在一個雙向關(guān)系：

• User持有一個Use鏈表，每個Use指向一個Value
• Value持有一個User鏈表，每個User指向一個使用該Value的User對象

這種雙向關(guān)系使得LLVM可以有效地管理值的生命周期和依賴關(guān)系

• 例如，當(dāng)一個Value被刪除或修改時，所有引用它的Use都會收到通知，從而可以更新或刪除相應(yīng)的引用
• 同樣，當(dāng)一個User被刪除時，它持有的所有Use也會被刪除，從而解除了對Value的引用

這種設(shè)計有幾個關(guān)鍵的好處

• 封裝性：Value、User和Use的分離使得LLVM的IR結(jié)構(gòu)更加模塊化和易于理解
• 靈活性：Use作為Value和User之間的橋梁，使得LLVM可以靈活地處理值的引用和更新
• 效率：通過雙向鏈表，LLVM可以快速地遍歷和更新值的使用情況，提高了編譯器的效率

總的來說，LLVM的Value、User和Use設(shè)計提供了一種強大且靈活的方式來表示和操作編譯器中間表示(IR)中的值和它們之間的關(guān)系

例子

例子1

假設(shè)我們有一個簡單的LLVM IR代碼片段：

define i32 @main() {%a = add i32 1, 2%b = add i32 %a, 3ret i32 %b
}

在這個例子中:

• %a 和 %b 是兩個Value，它們是指令的結(jié)果
• add i32 1, 2和add i32 %a, 3是兩個User，因為它們是指令，使用其他Value（在這個例子中是數(shù)字1, 2和3，以及%a）
• %a有兩個Use，分別指向兩個add指令
• 每個add指令都有一個Use列表，列出了它的操作數(shù)

解析

• 第一個add指令創(chuàng)建了一個Value %a。這個指令是一個User，它有兩個操作數(shù)：常量1和2。這兩個常量也是Value，但在這個例子中，它們沒有被其他指令引用
• 第二個add指令創(chuàng)建了另一個Value %b。這個指令同樣是一個User，它的操作數(shù)是%a和常量3。這里，%a是一個已經(jīng)被第一個add指令創(chuàng)建的Value
• 每個Value都有一個指向引用它的User的列表。在這個例子中，%a的列表中有兩個User：第一個和第二個add指令。常量1、2和3沒有被其他指令引用，所以它們的列表為空
• 每個User都有一個Use列表，列出了它引用的所有Value。第一個add指令的Use列表包含兩個常量1和2，第二個add指令的Use列表包含%a和常量3

例子2

定義Value

首先，定義一個簡單的LLVM IR 代碼片段，這里創(chuàng)建一個簡單的加法操作

%1 = add i32 10, 20

在這個例子中，%1是一個Value，它代表了加法操作的結(jié)果.i32 是它類型，表示這是一個32位的整數(shù)
10 和 20 是操作數(shù)，它們也是Value

創(chuàng)建User

加法操作本身就是一個User，因為它使用了Value(這個例子是數(shù)字10和20)來執(zhí)行操作

這個User 是一個指令，具體來說是add指令

建立Use關(guān)系

add 指令使用10和20這兩個Value，因為它創(chuàng)建了兩個Use對象

每個Use對象持有一個對Value的引用，并且知道這個Value是由哪個User使用的

雙向關(guān)系

現(xiàn)在有了以下關(guān)系

• add 指令(User) 有兩個Use對象，分別引用了10和20
• 10和20(Value) 各自有一個User列表，每個列表中都包含了引用它們的add指令

修改Value

假設(shè)修改了10這個Value，將其改為15

%1 = add i32 15,20

在這個修改過程中，Use對象仍然保持對新值15的應(yīng)用，由于Use和Value之間雙向關(guān)系，add指令自動更新為使用的新的Value

刪除Value

如果要刪除20這個Value:

%1 = add i32 15, 25

在這個情況下，原來引用20的Use對象會被刪除，并且add指令的Use列表會更新為引用新的Value 25

同時，20的User列表也會被清空，表示沒有User再使用它

遍歷User 和 Value

通過add 指令(User 來遍歷它的所有Use對象，從而找到它引用的所有Value。同樣，我們也可以通過15或25來遍歷所有引用他們的User

參考資料

• 深入淺出 LLVM之 Value 、User 、Use 源碼解析