官方文档LLVM IR 变更汇总（v13.0.0 - v18.1.8）

13.0.0

LLVM IR 变更

• inalloca 属性现在必须包含类型字段（类似 byval 和 sret）。
• 引入不透明指针类型 ptr（尚未稳定，不建议使用）。
• 使用 legacy pass manager 进行优化的方式已被弃用，将在 LLVM 14 移除。

C API 更改

• 支持调用新的 pass manager。
• 删除了 LLVMPassBuilderOptionsSetCoroutines（协程 pass 默认启用）。

14.0.0

LLVM IR 变更

• 继续弃用 legacy pass manager，计划在 LLVM 14 后移除。
• 最大整数类型从 2^24-1 位缩减为 2^23 位。
• 最大对齐值从 2^29 增加到 2^32。

15.0.0

LLVM IR 变更

• 使用不透明指针，所有具体类型的指针（如 i8*, i32*, void()** 等）统一为 ptr 类型。
• 重命名 Intrinsic：
  • llvm.experimental.vector.extract → llvm.vector.extract
  • llvm.experimental.vector.insert → llvm.vector.insert
• 移除常量表达式支持：如 udiv, fadd, insertvalue 等。
• atomicrmw 支持新增：加入 fmax 和 fmin
• callbr 不再使用 blockaddress，改为使用 ! 引用目标块。

16.0.0

LLVM IR 变更

• 以下函数属性统一被替换为 memory(...)：

  原属性	新属性表达式
  readnone	memory(none)
  readonly	memory(read)
  writeonly	memory(write)
  argmemonly	memory(argmem: readwrite)
  argmemonly readonly	memory(argmem: read)
  argmemonly writeonly	memory(argmem: write)
  inaccessiblememonly	memory(inaccessiblemem: readwrite)
  inaccessiblememonly readonly	memory(inaccessiblemem: read)
  inaccessiblememonly writeonly	memory(inaccessiblemem: write)
  inaccessiblemem_or_argmemonly	memory(argmem: readwrite, inaccessiblemem: readwrite)
  inaccessiblemem_or_argmemonly readonly	memory(argmem: read, inaccessiblemem: read)
  inaccessiblemem_or_argmemonly writeonly	memory(argmem: write, inaccessiblemem: write)

• 删除常量表达式版本指令：

  • fneg

• 新增：

  • Target extension types
  • uinc_wrap 和 udec_wrap 用于 atomicrmw
  • llvm.flt.rounds 更名为 llvm.get.rounding

17.0.1

LLVM IR 变更

• Typed pointers 不再支持，移除 -opaque-pointers 选项。
• 新增 nofpclass 属性，用于优化浮点比较。
• 新增 intrinsic：
  • llvm.ldexp
  • llvm.experimental.constrained.ldexp
  • llvm.frexp
• 删除常量表达式版本指令：
  • select
• 新增实验性：
  • convergence control intrinsics，用于控制并发语义

C API & Pass 管理器

• 完全移除 legacy pass manager 接口：
  • LLVMAddInstructionCombiningPass
  • LLVMInitializeInstCombine
  • LLVMPassManagerBuilderRef
  • LLVMPassRegistryRef
• 删除 inline pass 中的 alloca 合并（由后端 stack coloring 代替）

18.1.8

LLVM IR 变更

• llvm.stacksave 和 llvm.stackrestore 现在支持重载指针类型（支持非 0 地址空间）。
• 删除常量表达式版本指令：
  • and, or, lshr, ashr, zext, sext
  • fptrunc, fpext, fptoui, fptosi, uitofp, sitofp
• 新增 intrinsic：
  • llvm.exp10
• 新增：
  • code_model 属性（用于全局变量）

总结表

LLVM 13.0.0 能否完全使用新的 Pass Manager？

不成熟。LLVM 13.0.0 提供了新的 Pass Manager，并允许你使用它，但某些功能（尤其是 C API 和部分 pass）在这个版本中尚未完全迁移或支持。

默认支持新的 Pass Manager，所以之前小节讲的必须要禁用新的PM模式。C API 对新 PM 的支持还比较初步。

LLVM 13的opt工具默认只支持Legacy PassManager的老式Pass，或者是静态编译进opt里的新PM Pass插件。

llvm::PassPluginLibraryInfo 和插件接口是 LLVM14+ 新增的。

对比新版PM和老版PM仓库源码

• 新增后端CodeGenPassBuilder.cpp

作用：为 LLVM 后端代码生成阶段的 MachineFunction 分析 Pass 注册唯一的 AnalysisKey。

• 新增OptimizationLevel.cpp

作用：定义了 LLVM 编译器支持的几个标准优化等级（O0, O1, O2, O3, Os, Oz）对应的优化级别（速度 vs 大小）。

特性	LLVM 19	LLVM 13
默认 PM	新 PM	旧 PM
Pass 接口	PassInfoMixin<T>	FunctionPass 等
Pipeline 注册方式	字符串表达式、PassBuilder	明确的 addPass() 调用
内部结构	模块化、按需构建	手动注册与依赖分析
部分 Pass	新增如 MLInlinerPass、LoopFlattenPass	不存在

逆向移植高版本优化Pass至LLVM-13.0.0可行性分析

• 代码量大，依赖关系多。例如效果好的LoopIdiomVectorize这个Pass，cpp规模如下：

依赖的头文件有差异需要逐层修改、工作量很大

结论：依赖关系少的分析Pass逆向移植成功性可能大，但不确定是否有意义。优化效果好的优化Pass逆向迁移，依赖关系多太过复杂、成功性低。

对比不同版本LLVM新增的Pass（统计14-16版本，旧PM废除之前)

git diff --name-status llvmorg-13.0.0 llvmorg-14.0.0 -- llvm/lib/Transforms/ | grep '^A'
git diff --name-status llvmorg-13.0.0 llvmorg-14.0.0 -- llvm/include/llvm/Transforms/ | grep '^A'

14.0.0：

A	llvm/lib/Transforms/IPO/ModuleInliner.cpp
A	llvm/lib/Transforms/Utils/CodeLayout.cpp
A	llvm/lib/Transforms/Utils/SampleProfileInference.cpp

A	llvm/include/llvm/Transforms/IPO/ModuleInliner.h
A	llvm/include/llvm/Transforms/Scalar/FlattenCFG.h
A	llvm/include/llvm/Transforms/Utils/CodeLayout.h
A	llvm/include/llvm/Transforms/Utils/SampleProfileInference.h

15.0.0：

A	llvm/lib/Transforms/Coroutines/CoroConditionalWrapper.cpp
A	llvm/lib/Transforms/Scalar/TLSVariableHoist.cpp
A	llvm/lib/Transforms/Utils/LowerAtomic.cpp
A	llvm/lib/Transforms/Utils/LowerGlobalDtors.cpp
A	llvm/lib/Transforms/Utils/MemoryTaggingSupport.cpp
A	llvm/lib/Transforms/Utils/MisExpect.cpp
A	llvm/lib/Transforms/Vectorize/VPlanRecipes.cpp

A	llvm/include/llvm/Transforms/Coroutines/CoroConditionalWrapper.h
A	llvm/include/llvm/Transforms/Scalar/TLSVariableHoist.h
A	llvm/include/llvm/Transforms/Utils/LowerAtomic.h
A	llvm/include/llvm/Transforms/Utils/LowerGlobalDtors.h
A	llvm/include/llvm/Transforms/Utils/MemoryTaggingSupport.h
A	llvm/include/llvm/Transforms/Utils/MisExpect.h

16.0.0

A	llvm/lib/Transforms/Instrumentation/KCFI.cpp
A	llvm/lib/Transforms/Instrumentation/SanitizerBinaryMetadata.cpp
A	llvm/lib/Transforms/Utils/LowerIFunc.cpp

A	llvm/lib/Transforms/Vectorize/VPlanCFG.h
A	llvm/include/llvm/Transforms/IPO/ExtractGV.h
A	llvm/include/llvm/Transforms/IPO/FunctionSpecialization.h
A	llvm/include/llvm/Transforms/Instrumentation/KCFI.h
A	llvm/include/llvm/Transforms/Instrumentation/SanitizerBinaryMetadata.h
A	llvm/include/llvm/Transforms/Utils/LowerIFunc.h

总结：

部分模块（如 VPlanRecipes, VPlanCFG）可能不直接作为 Pass 注册，而是作为 Pass 的内部工具或辅助结构出现。

移植：