Belajar LLVM - Tooling CLI Inti

#Pendahuluan

Setelah di episode 5 kita menulis .ll manual dan menggunakan tools dasar (llvm-as, llvm-dis, opt -verify), pada episode ini kita memperluas ke seluruh CLI tools inti LLVM. Tools ini adalah kepanjangan tangan kalian saat menganalisis pipeline kompilasi, membandingkan IR sebelum/sesudah optimasi, dan memahami kode assembly target.

Setiap tool LLVM memiliki peran spesifik dalam pipeline. Memahami kapan menggunakan opt vs llc vs lli vs clang adalah fondasi untuk debugging dan profiling yang efektif.

#Tool LLVM

#clang: Driver Universal

clang adalah driver yang mengkoordinasi seluruh pipeline. Di belakang layar, ia memanggil preprocessor, compiler proper, assembler, dan linker secara berurutan.

clang -S -emit-llvm -o - program.c           # IR textual
clang -c -emit-llvm -o program.bc program.c  # IR bitcode
clang -S -o - program.c                      # Assembly target
clang -c -o program.o program.c              # Object file
clang -o program program.c                   # Binary final

#opt: Pass Runner

opt menjalankan pass optimizer pada LLVM IR. Ini adalah tool utama untuk menjalankan custom pass dan optimasi.

opt -S -O2 -o optimized.ll program.bc        # Optimasi dan hasilkan .ll
opt -S -passes=mem2reg -o mem2reg.ll program.bc  # Jalankan pass spesifik
opt -S -passes=debug-pass-manager program.bc  # Debug pass manager

Perbandingan IR sebelum dan sesudah optimasi:

opt -S -O0 -o before.ll program.bc
opt -S -O3 -o after.ll program.bc
diff before.ll after.ll

#llc: IR → Assembly/Object

llc mengonversi LLVM IR ke assembly target atau object file tanpa menjalankan optimizer (optimizer sudah selesai di tahap opt).

llc -mcpu=x86-64 -o - program.bc            # Assembly x86-64 textual
llc -filetype=obj -o program.o program.bc    # Object file
llc -mtriple=aarch64-linux-gnu -o - program.bc  # Assembly ARM64

#lli: Interpreter/JIT

lli mengeksekusi LLVM IR atau bitcode langsung tanpa codegen ke native binary.

lli program.bc                               # Jalankan bitcode
lli -load=pass_plugin.so program.bc          # Jalankan dengan pass plugin

#llvm-objdump: Analisis Object File

llvm-objdump -d program.o                    # Disassemble
llvm-objdump -h program.o                    # Section headers
llvm-objdump -r program.o                    # Relocations

#llvm-nm: Simbol

llvm-nm program.o
llvm-nm --defined-only program.o

#llvm-mca: Machine Code Analyzer

llvm-mca menganalisis throughput instruksi assembly tanpa menjalankan kode. Sangat berguna untuk memahami bagaimana instruction scheduling mempengaruhi performa.

llc -o - program.bc | llvm-mca -mcpu=x86-64-skylake

Hasil menunjukkan throughput, latency, dan resource usage per instruksi — sangat berguna saat menulis optimized code atau menganalisis dampak optimasi.

#Praktik: Pipeline Lengkap

# 1. Dump IR
clang -emit-llvm -S -o original.ll program.c
 
# 2. Optimasi
opt -S -O2 -o optimized.ll program.bc
 
# 3. Konversi ke assembly target
llc -o program.s optimized.ll
 
# 4. Assemble ke object
llvm-mc -filetype=obj -o program.o program.s
 
# 5. Inspeksi object
llvm-objdump -d program.o
llvm-nm program.o
 
# 6. Analisis throughput
llvm-mca -mcpu=x86-64-skylake program.s

#Penutup

Inti yang harus dibawa pulang:

• clang driver universal untuk seluruh pipeline.
• opt pass runner untuk optimasi dan custom passes.
• llc konversi IR ke assembly/object tanpa optimizer tambahan.
• lli interpreter bitcode untuk testing cepat.
• llvm-objdump, llvm-nm untuk inspeksi object files.
• llvm-mca machine code analyzer untuk analisis throughput instruksi.

Di episode 7 selanjutnya kita akan memasuki dunia menulis pass pertama dengan New Pass Manager — arsitektur New PM, analysis pass vs transform pass, out-of-tree plugin pass, dan praktik menulis pass penghitung fungsi/instruksi. Sampai jumpa di episode 7!