调用LLVM IR函数返回结构体时出现bus error的原因排查

问题场景 #

我在自定义语言中编写了如下代码：

type Struct:
    x: Bool

Struct { x: true }

前端生成的对应LLVM IR代码：

%Struct = type { i1 }

define %Struct @execute() {
  %1 = alloca %Struct, align 8
  %Struct.x = getelementptr inbounds %Struct, ptr %1, i32 0, i32 0
  store i1 true, ptr %Struct.x, align 1
  %2 = load %Struct, ptr %1, align 1
  ret %Struct %2
}

调用该函数时会触发63069 bus error。

但编写代码Struct { x: true }.x时，生成的LLVM IR代码可正常执行：

%Struct = type { i1 }

define i1 @execute() {
  %1 = alloca %Struct, align 8
  %Struct.x = getelementptr inbounds %Struct, ptr %1, i32 0, i32 0
  store i1 true, ptr %Struct.x, align 1
  %x = getelementptr inbounds %Struct, ptr %1, i32 0, i32 0
  %2 = load i1, ptr %x, align 1
  ret i1 %2
}

调试器显示的错误翻译为：

线程1：EXC_BAD_ACCESS（代码=2，地址=0x16f237ff7）

问题原因 #

核心问题出在结构体的内存对齐与返回值处理上：

• 结构体大小与对齐不匹配：%Struct类型是仅含1字节i1的结构体，但alloca时指定了align 8，将结构体实例放在8字节对齐的地址上。直接load %Struct并返回整个结构体时，LLVM会尝试按8字节对齐要求加载数据，但实际只有1字节有效数据，剩下7字节是未初始化的栈空间，触发内存访问越界。
• 调用约定的适配问题：多数平台调用约定中，小型结构体的返回依赖寄存器，但结构体对齐要求高于实际大小时，LLVM生成的代码会错误访问超出结构体实际范围的内存，导致Bus Error。
• 正常案例对比：返回单个i1值时，仅加载1字节数据，对齐要求与实际大小匹配，不会触发越界，因此可正常执行。

修复方案 #

• 调整alloca的对齐值，匹配结构体自然对齐：将alloca %Struct, align 8改为alloca %Struct, align 1（i1的自然对齐为1字节）。
• 显式指定结构体对齐属性：比如用%Struct = type <{ i1 }> align 8，让结构体实际大小填充到8字节，确保加载时访问的内存合法。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者gavrilikhin.d