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clang-前端插件-给各种无花括号的“块”加花括号-基于llvm15--clang-plugin-add-brace

article 2024/11/17 1:53:53

处理的语句

case

术语约定或备忘

case起止范围：从冒号到下一个’case’开头, 简称有： case内、case内容
Ast: Abstract syntax tree: 抽象语法树

没插入花括号的case

若case内, 以下任一条成立，则跳过该case 即不会对该case内容用花括号包裹.

有#define、

有#include、

有直属变量声明、

空case、

有宏调用

详述

预处理回调收集#include指令、宏定义

CollectIncMacro_PPCb：Collect Inlucde Macro PPCallbacks : 收集Inlucde和Macro的预处理回调

收集 #include、 #define ，以判断case起止范围内有无 #include、 #define

遍历switch内某case起止范围内每条语句

RangeHasMacroAstVst: Range Has Macro Call Ast Vistor: 给定范围有无宏调用Ast遍历器

名义上遍历整个switch下的Stmt，实际遍历给定范围内( 即 case起止范围内) 的语句，进行以下计算:

1. hasMacro： case起止范围 有无宏调用，
  从而帮助过滤掉 有宏调用 的case
2. caseKSubStmtCnt：    case起止范围 语句个数（即 case子语句个数）, 
  从而帮助 过滤掉 空case
3. VarDeclDirectlyInCaseKCnt:   直接写在'case'内的变量声明语句个数，
  即 直属变量声明个数 
  从而 帮助过滤掉 有直属变量声明 的case。
  直接写在'case'内的变量声明语句个数，包括以下两种情况：
  3.1. 直接写在'case'内，其父亲是case语句的
  3.2. 直接写在'case'内, 但是其父亲是switch块的.  
    即 存在 在case内的语句 但却不属于该case  而是直接属于switch， 此现象，直接导致 case的子语句 是伪命题，
      才使得 RangeHasMacroAstVst 不可能 实现无遗漏地 遍历 case下的子语句 ， 
        只能扩大遍历范围到整个switch 并只关注case起止范围内的语句 才能 实现无遗漏地、精准地 遍历 case下的子语句。

实际运行花括号插件

到此加花括号插件完工了，在llvm-project上正常运行：

sudo docker exec -it ubuntu2204_clang15Compile bash

弹出docker实例ubuntu2204_clang15Compile的bash命令行，以下命令都在此命令行下执行

cd /pubx/

git clone https://gitcode.net/pubz/llvm-project/-/commits/brc-dev-no_tick
#即 https://gitcode.net/pubz/llvm-project/-/commit/bee38a325d0957a28b4d06cb4be3c251d143cdf0
#克隆仓库llvm-project后目录结构如下: /pubx/llvm-project/.git/config

步骤1: 对每个被直接编译的源文件中单语句加花括号

对llvm-project的每个源文件的编译过程应用插件libBrcPlugin.so 以对该源文件中单语句加花括号

source /pubx/llvm-project/doc_clang15_build/brc_build1_plugin.sh

brc_build1_plugin.sh

步骤2: 对加了花括号后的llvm-project再次做正常的普通编译

source /pubx/llvm-project/doc_clang15_build/brc_build2_directly.sh

brc_build2_directly.sh

步骤3: 验证

//编写c语言源文件 hello.c，内容如下：
#include <stdio.h>
int main(int argc, char** argv){
   
  int a,b;
  printf("a,b:");
  scanf("%d,%d",&a,&b);
  int sum=a+b, diff=a-b, div=a/b, mod=a%b;
  printf("sum=%d,diff=%d,div=%d,mod=%d\n",sum,diff,div,mod);
  return 0;
}

/pubx/build-llvm15/bin/clang-15  hello.c  -o hello.app
./hello.app
a,b:45,21
sum=66,diff=24,div=2,mod=3

加完花括号的llvm-project源码编译出的编译器clang-15 对 hello.c 实施编译，编译出二进制文件 hello.app，

而该二进制文件 hello.app 正常运行

由此说明，花括号加的位置基本正确。

#统计

find /pubx/llvm-project/ -not -path '*/.git/*' -type f  \( -name "*.cpp" -or -name "*.c"  \)   | xargs -I% grep -Hn    BrcXxx    % > /pubx/BrcXxx.log

#把上一条bash命令抽成bash函数
findBrcCommentThenSave() {
   
  set -x #bash启用显示执行的命令
  keyword=$1
  find /pubx/llvm-project/ -not -path '*/.git/*' -type f \( -name "*.cpp" -or -name "*.c" \) | xargs -I% grep -Hn "$keyword" % |tee  /pubx/"${keyword}.log"
  set +x #bash禁止显示执行的命令
}

findBrcCommentThenSave BrcThen
findBrcCommentThenSave BrcSw
findBrcCommentThenSave BrcElse
findBrcCommentThenSave BrcFor
findBrcCommentThenSave BrcForRange
findBrcCommentThenSave BrcWhl
findBrcCommentThenSave BrcSw

各种语句分别加了多少花括号

ls -S /pubx/Brc* | xargs -I% sh -c  'wc -l %; ' 

'''
93201 /pubx/BrcThen.log
29832 /pubx/BrcSw.log
5539 /pubx/BrcElse.log
3603 /pubx/BrcFor.log
2187 /pubx/BrcForRange.log
663 /pubx/BrcWhl.log
'''

各种语句加了花括号的，有多少含有return

这些单语句return，由于没有被花括号包裹，才没有被t_clock_tick插入栈变量释放语句。
而tick插件栈变量分配、释放不平衡，具体为栈变量共24万、最终残留2万没释放。此不平衡是由于这些大约5万个单return语句没释放栈变量导致的吗？
如下所示，被BrcPlugin插入花括号的语句中大约5万个含有return.

ls -S /pubx/Brc* | xargs -I% sh -c  'echo -n "%    "; grep return % |wc -l '

'''
/pubx/BrcThen.log    50438
/pubx/BrcSw.log    2681
/pubx/BrcElse.log    815
/pubx/BrcFor.log    6
/pubx/BrcForRange.log    4
/pubx/BrcWhl.log    2
'''

实现

CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.13.4)

set(LIBFMT_DIR "/pubx/fmt/")
#set(LIBFMT_STATIC /pubx/fmt/include)
set(LIBFMT_INCLUDE "${LIBFMT_DIR}/include/")
#set(LIBFMT_STATIC /pubx/fmt/build/libfmt.a)
set(LIBFMT_STATIC "${LIBFMT_DIR}/build/libfmt.a")

include_directories( "${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/include")
include_directories( "${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/base_home/include/")

if (NOT EXISTS "${LIBFMT_STATIC}")
  MESSAGE(FATAL_ERROR "libfmt静态库${LIBFMT_STATIC} 不存在，请参照 build-libfmt.sh 构建libfmt静态库")
endif()

if (NOT EXISTS "${LIBFMT_INCLUDE}")
  MESSAGE(FATAL_ERROR "libfmt头文件目录${LIBFMT_INCLUDE} 不存在，请参照 build-libfmt.sh 构建libfmt静态库")
endif()

#===============================================================================
# 0. GET CLANG INSTALLATION DIR
#修改默认编译器
set(CT_Clang_INSTALL_DIR "/llvm_release_home/clang+llvm-15.0.0-x86_64-linux-gnu-rhel-8.4")
set(CMAKE_VERBOSE_MAKEFILE ON)
set(CURSES_LIBRARY "/lib64/libncurses.so.6")
set(CURSES_INCLUDE_PATH "/usr/include/")
set(CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS True)
#编译器还是使用自带的gcc, 否则 调试时 没有 libstdc++  的调试信息，导致std::string在gdb中不显示，参考：https://stackoverflow.com/questions/58356385/python-exception-class-gdb-error-there-is-no-member-named-m-dataplus-whe/58356946#58356946
#   gdb显示std::string时报错: There is no member named _M_dataplus。 因此gdb不显示std::string的值.
#set(CMAKE_C_COMPILER "/llvm_release_home/clang+llvm-15.0.0-x86_64-linux-gnu-rhel-8.4/bin/clang")
#set(CMAKE_CXX_COMPILER "/llvm_release_home/clang+llvm-15.0.0-x86_64-linux-gnu-rhel-8.4/bin/clang++")
set(LLVM_DIR "/llvm_release_home/clang+llvm-15.0.0-x86_64-linux-gnu-rhel-8.4")
#set(xxx "")

project(clang-brc)
#project放到默认编译器定义之后，否则cmake会死循环


set(CT_LLVM_INCLUDE_DIR "${CT_Clang_INSTALL_DIR}/include/llvm")

set(CT_LLVM_CMAKE_FILE "${CT_Clang_INSTALL_DIR}/lib/cmake/clang/ClangConfig.cmake")

# http://llvm.org/docs/CMake.html#embedding-llvm-in-your-project
list(APPEND CMAKE_PREFIX_PATH "${CT_Clang_INSTALL_DIR}/lib/cmake/clang/")

find_package(Clang REQUIRED CONFIG)

# Sanity check. As Clang does not expose e.g. `CLANG_VERSION_MAJOR` through
# AddClang.cmake, we have to use LLVM_VERSION_MAJOR instead.
# TODO: Revisit when next version is released.
if(NOT "15" VERSION_EQUAL "${LLVM_VERSION_MAJOR}")
  message(FATAL_ERROR "Found LLVM ${LLVM_VERSION_MAJOR}, but need LLVM 15")
endif()

message(STATUS "Found Clang ${LLVM_PACKAGE_VERSION}")
message(STATUS "Using ClangConfig.cmake in: ${CT_Clang_INSTALL_DIR}")

message("CLANG STATUS:
  Includes (clang)    ${
   CLANG_INCLUDE_DIRS}
  Includes (llvm)     ${
   LLVM_INCLUDE_DIRS}"
)

# Set the LLVM and Clang header and library paths
include_directories(SYSTEM "${LLVM_INCLUDE_DIRS};${CLANG_INCLUDE_DIRS}")

#===============================================================================
# 3. CLANG-brc BUILD CONFIGURATION
#===============================================================================
# Use the same C++ standard as LLVM does
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17 CACHE STRING "")

# Build type
if(NOT CMAKE_BUILD_TYPE)
  set(CMAKE_BUILD_TYPE Debug CACHE
      STRING "Build type (default Debug):" FORCE)
endif()

# Compiler flags
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${
   CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall\
    -fdiagnostics-color=always")

# LLVM/Clang is normally built without RTTI. Be consistent with that.
if(NOT LLVM_ENABLE_RTTI)
  set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -fno-rtti")
endif()

# -fvisibility-inlines-hidden is set when building LLVM and on Darwin warnings
# are triggered if llvm-tutor is built without this flag (though otherwise it
# builds fine). For consistency, add it here too.
include(CheckCXXCompilerFlag)
check_cxx_compiler_flag("-fvisibility-inlines-hidden"
  SUPPORTS_FVISIBILITY_INLINES_HIDDEN_FLAG