Belajar LLVM - Struktur Proyek & Build LLVM dari Source

#Pendahuluan

Setelah di episode 2 kita memahami anatomi pipeline kompilasi secara konseptual, pada episode ini kita masuk ke dunia nyata: bagaimana membangun LLVM dari source. Karena LLVM adalah proyek C++ besar dengan banyak komponen, memahami struktur repo dan cara build-nya adalah keterampilan fundamental — terutama jika kalian ingin menulis custom pass, menambahkan fitur ke Clang, atau membangun backend baru.

LLVM bukan satu direktori kecil — ia adalah monorepo besar yang membutuhkan waktu build signifikan. Memahami opsi build yang tepat akan menghemat waktu kalian berjam-jam.

#Struktur Monorepo llvm-project

Sejak tahun 2019, semua proyek ekosistem LLVM bergabung dalam satu monorepo: llvm/llvm-project. Strukturnya:

Struktur llvm-project

llvm-project/
├── llvm/              # Core LLVM: IR, optimizer, codegen, TableGen
├── clang/             # Front-end C/C++/ObjC
├── clang-tools-extra/ # clangd, clang-tidy, clang-format
├── lld/               # Linker cepat (LLD)
├── mlir/              # Multi-Level Intermediate Representation
├── compiler-rt/       # Runtime: sanitizer, profiling, builtins
├── libcxx/            # Implementasi C++ standard library
├── libunwind/         # Stack unwinding
├── polly/             # Loop optimizer polyhedral
└── openmp/            # OpenMP runtime

Setiap subdirektori adalah proyek mandiri dengan CMakeLists.txt sendiri, tetapi bisa dibangun bersama dalam satu build tree.

#TableGen: Code Generator untuk Deskripsi Target

LLVM menggunakan bahasa TableGen (.td files) untuk mendeskripsikan register, instruction, dan scheduling model untuk setiap target architecture. TableGen menghasilkan kode C++ otomatis selama build — ini memastikan deskripsi target konsisten dengan kode yang sebenarnya dieksekusi.

Contoh TableGen (register)

def X86 : Target {
    let Namespace = "X86";
    def EAX : Register<32, [EBX, ECX, EDX, ...]>;
    // ... ratusan definisi register
}

Kita akan membahas TableGen secara mendalam di episode 16 saat membahas backend architecture.

#Build LLVM dari Source

#Prasyarat Build

Install dependencies build

sudo apt install git cmake ninja-build python3 gcc g++

#Clone & Konfigurasi

Clone llvm-project

git clone --depth 1 https://github.com/llvm/llvm-project.git
cd llvm-project

Konfigurasi CMake dengan Ninja untuk build yang cepat:

Konfigurasi build LLVM (Release)

cmake -S llvm -B build -G Ninja \
  -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release \
  -DLLVM_ENABLE_PROJECTS="clang;lld" \
  -DLLVM_TARGETS_TO_BUILD="X86;AArch64" \
  -DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS=ON

Opsi	Keterangan
`-DCMAKE_BUILD_TYPE=Release`	Build optimasi tanpa debug info (paling cepat)
`-DLLVM_ENABLE_PROJECTS`	Proyek yang ikut dibangun
`-DLLVM_TARGETS_TO_BUILD`	Target architecture (default semua)
`-DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS=ON`	Aktifkan assertions untuk development

#Build

Build LLVM dengan Ninja

ninja -C build -j$(nproc)

Waktu build tergantung hardware:

Release, 8 core: ~30-60 menit
Debug: 2-4x lebih lama
ccache: bisa memotong rebuild signifikan

#Build Debug & Assertions

Untuk pengembangan pass dan debugging:

Build debug dengan assertions

cmake -S llvm -B build-debug -G Ninja \
  -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug \
  -DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS=ON \
  -DLLVM_TARGETS_TO_BUILD="X86"

Build debug lebih lambat tetapi essential untuk men-debug IR dan pass.

#Prebuilt vs Build dari Source

Skenario	Pilihan
Belajar LLVM, menulis kode LLVM API	Prebuilt dari distro atau releases.llvm.org
Menulis custom pass (out-of-tree)	Prebuilt sudah cukup
Modifikasi optimizer/codegen LLVM sendiri	Build dari source
Menulis backend baru (target custom)	Build dari source (wajib)
Plugin Clang AST (libTooling)	Build dari source untuk sinkronisasi versi API

Tip

Gunakan ccache untuk mempercepat rebuild berikutnya: sudo apt install ccache lalu tambahkan -DCMAKE_C_COMPILER_LAUNCHER=ccache -DCMAKE_CXX_COMPILER_LAUNCHER=ccache ke konfigurasi CMake. Rebuild yang sebelumnya 30 menit bisa turun ke 5 menit.

#Verifikasi Build

Setelah build selesai, verifikasi:

Verifikasi build LLVM

./build/bin/clang --version
./build/bin/llvm-config --version
./build/bin/opt --version

Pastikan versi yang dicetak sesuai dengan branch yang kalian clone.

#Penutup

Inti yang harus dibawa pulang:

Monorepo llvm-project berisi: llvm/, clang/, lld/, mlir/, compiler-rt/, dan lainnya.
TableGen mendeskripsikan target architecture dan menghasilkan kode C++ otomatis selama build.
Build dari source: clone, cmake dengan Ninja, lalu ninja -C build. Gunakan -DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS=ON untuk development.
Prebuilt sudah cukup untuk belajar API; build dari source diperlukan untuk modifikasi internal LLVM.

Di episode 4 selanjutnya kita akan memasuki LLVM IR: Fundamentals — RISC-like low-level ISA, SSA form, hierarki module → function → basic block → instruction, tipe data (integer, float, pointer, struct, vector), dan cara dump IR dari program C. Sampai jumpa di episode 4!