如何在LLVM中为自定义RISC-V标量指令添加简单Intrinsic

1. 定义Intrinsic元数据 #

找到对应目标的Intrinsic表生成文件（如自定义目标的llvm/IR/IntrinsicsYourTarget.td，现有目标如X86则找IntrinsicsX86.td），添加如下定义：

def int_yourtarget_myinstruction : Intrinsic<
  [llvm_i32_ty],          // 返回类型：32位整数
  [llvm_i32_ty, llvm_i32_ty],  // 输入参数：两个32位整数
  [IntrNoMem]             // 标记：不访问内存，无副作用
>;

2. 映射Intrinsic到目标指令 #

在目标的ISelLowering实现文件（如YourTargetISelLowering.cpp）中，添加Intrinsic到自定义指令的转换逻辑：

case Intrinsic::yourtarget_myinstruction: {
  // 获取Intrinsic的两个输入操作数
  SDValue Src1 = Op.getOperand(1);
  SDValue Src2 = Op.getOperand(2);
  // 生成对应目标指令的SDNode
  return DAG.getNode(YourTarget::MYINSTRUCTION, SDLoc(Op), MVT::i32, Src1, Src2);
}

注：YourTarget::MYINSTRUCTION是你之前添加的自定义指令的枚举值。

3. 实现汇编代码生成 #

在目标的AsmPrinter文件（如YourTargetAsmPrinter.cpp）中，确保指令能输出符合要求的汇编格式：

void YourTargetAsmPrinter::emitInstruction(const MachineInstr *MI) {
  switch (MI->getOpcode()) {
  case YourTarget::MYINSTRUCTION: {
    const MachineOperand &Dst = MI->getOperand(0);
    const MachineOperand &Src1 = MI->getOperand(1);
    const MachineOperand &Src2 = MI->getOperand(2);
    // 输出指定格式的汇编指令
    OutStreamer->emitRawText(
      "\tmyinstruction " + getRegisterName(Dst.getReg()) + "," +
      getRegisterName(Src1.getReg()) + "," + getRegisterName(Src2.getReg())
    );
    return;
  }
  // 其他指令的处理逻辑...
  }
  AsmPrinter::emitInstruction(MI);
}

4. 暴露Intrinsic给C语言调用 #

编写C头文件，声明对应的内置函数：

#ifndef MY_INTRINSIC_H
#define MY_INTRINSIC_H

#include <stdint.h>

// LLVM内置函数前缀为__builtin_，对应定义的Intrinsic名称
extern "C" uint32_t __builtin_yourtarget_myinstruction(uint32_t src1, uint32_t src2);

#endif

5. 测试验证 #

编写测试C代码：

#include "my_intrinsic.h"

int main() {
  int b = 10, c = 20;
  int a = __builtin_yourtarget_myinstruction(b, c);
  return a;
}

用目标交叉编译链编译后，通过反汇编工具（如llvm-objdump）查看输出，确认生成了myinstruction a0,a1,a2格式的汇编指令。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Vadim Kustov