llvm::Value 使用指南#

简短契约#

• 输入：LLVM C++ API（IRBuilder、Module、Context 等已可用）
• 输出：对 llvm::Value 的典型用法、代码片段、调试与陷阱说明
• 成功标准：能创建常用 Value（常量、函数、全局、指令）、查询和修改使用关系、以及安全地替换或移除 Value。

核心概念#

• llvm::Value 是 LLVM IR 中的抽象基类，表示任何“值”——常量、指令、函数、全局变量、参数等都继承自它。
• Value 本身是抽象的：通常以 Value* 指针形式使用。
• User：Value 的子类 User（如 Instruction、ConstantExpr）是含有操作数的实体。User 持有对其它 Value 的引用。
• 所有 Value 都有类型 (Value->getType())，有些有名字 (getName() / setName())，并且可以被其他 Value 使用（uses() / users()）。
• 所有权（谁负责释放）：Value 通常由拥有者容器负责（Instruction 属于 BasicBlock，BasicBlock 属于 Function，GlobalVariable 属于 Module），不要手动 delete，使用 LLVM 提供的 eraseFromParent()/dropAllReferences() 等。

常见子类#

• Instruction（继承 User） — 运行时可变，存在于 BasicBlock。
• Constant（继承 Value） — 常量类（ConstantInt、ConstantFP、ConstantExpr、GlobalValue 的初始值等）。
• Function（继承 GlobalValue） — 表示函数（也是 Value）。
• GlobalVariable / GlobalValue — 模块范围符号。
• Argument — 函数参数（Argument*）。
• BasicBlock — 也继承 Value（可以作为某些上下文的值）。
• User — 可以持有其他 Value 的对象（例如 instruction、constantexpr）。

重要成员函数（常用）#

• 类型/名字
  • getType(): Type*
  • hasName(), getName(): llvm::StringRef
  • setName(StringRef)
• 用法/使用者
  • uses() / use_begin() / use_end()
  • users() （返回迭代器的便捷）
  • use_empty(), hasOneUse(), getNumUses()
  • replaceAllUsesWith(Value *newV)
• 运行时/生命周期
  • dropAllReferences()（释放 operand 引用）
  • eraseFromParent() / removeFromParent()（Instruction/Global 的移除）
• 值种类检查 / 类型安全转换（推荐）
  • llvm::isa<T>(val)
  • llvm::dyn_cast<T>(val)
  • llvm::cast<T>(val)（断言失败时 abort）
• 调试 / 打印
  • value->print(llvm::raw_ostream &)
  • llvm::errs() << *value << "\n";

常见场景与示例代码（C++）#

下面示例假设已包含合适头文件并有 llvm::LLVMContext &Ctx, llvm::Module *M, llvm::IRBuilder<> Builder(Ctx)。

1
#include <llvm/IR/Constants.h>
2
// 32-bit int constant 42
3
llvm::Value *c42 = llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(Ctx), 42);

1
using namespace llvm;
2
FunctionType *FT = FunctionType::get(Type::getVoidTy(Ctx), {Type::getInt32Ty(Ctx)}, false);
3
Function *F = Function::Create(FT, Function::ExternalLinkage, "foo", M);
4
// 为参数命名
5
F->getArg(0)->setName("x");

1
BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(Ctx, "entry", F);
2
Builder.SetInsertPoint(BB);
3

4
// 使用函数参数和常量创建 add
5
Value *arg = F->getArg(0);
6
Value *c5 = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ctx), 5);
7
Value *sum = Builder.CreateAdd(arg, c5, "sum"); // 返回 Value*（实际是 Instruction*）

1
GlobalVariable *g = new GlobalVariable(*M, Type::getInt32Ty(Ctx),
2
                                       /*isConstant=*/false,
3
                                       GlobalValue::ExternalLinkage,
4
                                       ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ctx), 0),
5
                                       "g_counter");

1
if (isa<Instruction>(sum)) {
2
    Instruction *I = cast<Instruction>(sum);
3
    BasicBlock *parentBB = I->getParent();
4
    Function *parentF = I->getFunction();
5
}
6
if (auto *CI = dyn_cast<CallInst>(someVal)) {
7
    // CallInst 特有操作
8
}

1
// 遍历 use（可以同时获取使用者和被使用的位置）
2
for (auto &U : sum->uses()) {
3
    User *user = U.getUser(); // 使用 sum 的 User*
4
    // 例如若 user 是指令，打印它
5
    if (auto *inst = dyn_cast<Instruction>(user))
6
        inst->print(llvm::errs()), llvm::errs() << "\n";
7
}
8

9
// 遍历 users（更简洁）
10
for (User *u : sum->users()) {
11
    // ...
12
}

1
Value *newVal = ...;
2
sum->replaceAllUsesWith(newVal); // 小心：如果你在替换自己，可能导致问题

1
llvm::errs() << "Value: ";
2
sum->print(llvm::errs());
3
llvm::errs() << "\n";

1
if (auto *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
2
  Module *mod = I->getFunction()->getParent();
3
} else if (auto *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
4
  Module *mod = GV->getParent();
5
}

1
Constant *z = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(Ctx)); // 0
2
auto *ci = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(Ctx), 7);
3
auto *fp = ConstantFP::get(Type::getDoubleTy(Ctx), 3.14);

1
FunctionCallee fc = M->getOrInsertFunction("printf", FunctionType::get(IntegerType::getInt32Ty(Ctx), PointerType::getInt8PtrTy(Ctx), true));

诊断未定义引用（与你遇到的错误相关）#

undefined reference to llvm::DisableABIBreakingChecks 表明链接阶段缺少包含该符号的库（通常在 LLVMSupport / monolithic libLLVM 的静态库中）。解决步骤：

1. 确认 find_package(LLVM COMPONENTS ...) 是否提供了 LLVM::Support 或其它组件的导入目标（优先使用导入目标）。
2. 若 llvm_map_components_to_libnames 被用来生成 -lLLVMCore 风格的标志，确保链接器搜索路径包含 LLVM 的库目录（添加 link_directories() 或通过 CMake 导入目标自动处理）。
3. 用 nm 在对应的 .a / .so 中查找符号（示例：nm -C /usr/lib/libLLVMSupport.a | grep DisableABIBreakingChecks）。
4. 在 CMake 中优先链接导入目标（target_link_libraries(target PRIVATE LLVM::Support ...)）；若不得已使用库名，确保 -L 有效并把 libLLVMSupport.a 或 libLLVM.so 实体加入链接。

常见陷阱与建议#

• 不要用 delete 手动销毁 LLVM Value。使用 eraseFromParent() / dropAllReferences()。
• 尽量用 isa/dyn_cast/cast 代替手工比较 getValueID()。
• 导入目标 (LLVM::X) 通常比 -l… 更稳健、跨平台（CMake 的 find_package(LLVM COMPONENTS ...) 会提供）。
• replaceAllUsesWith 会修改所有使用位置，要小心在遍历 uses 时同时替换（可能导致迭代失效）。
• 当链接器提示符号未定义，先用 nm 检查 LLVM 库是否包含该符号，再检查链接命令是否把对应库或路径传给链接器。