opt: undefined symbol when load

0. 问题描述

跟着教程写第一个llvm pass的时候，在opt load动态库的时候遇到了下面的报错

$ opt -load ./libLLVMmypass.so 
Error opening './libLLVMmypass.so': ./libLLVMmypass.so: undefined symbol: _ZTIN4llvm12FunctionPassE
  -load request ignored.
 
$ c++filt _ZTIN4llvm12FunctionPassE
typeinfo for llvm::FunctionPass
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报错的原因是动态链接器没有找到typeinfo for llvm::FunctionPass这个类的定义。为了理解这个类，我们需要一些背景。

1. rtti in c++

C++里的dynamic_cast和typeid运算符使用到了RTTI（run-time type identification），用于在运行时动态获取变量的类型信息。typeid返回的是一个具有static storage duration作用域的std::type_info类的引用，C++中每个类型都至少有一个对应的type_info类（可能会存在多个，考虑模板+动态库的情形，主程序实例化头文件中的某个模板类，因此主程序中有一个type_info，主程序再load一个动态库，该动态库也用同样的方法实例化了该头文件中的同一个模板类，因此该动态库中也存在对应同一个类的type_info）。

注意不要把rtti与多态搞混了，从No RTTI but still virtual methods可以看出，在没有rrti的情况下，vtable也会正常工作。

另外从文档中可以看出，异常处理也貌似依赖于rtti，不过这部分我从来没用过，就暂时不讨论了。

2. 问题解答

gcc中关于-fno-rtti的论述如下：

-fno-rtti
Disable generation of information about every class with virtual functions for use by the C++ run-time type identification features (“dynamic_cast” and “typeid”). If you don’t use those parts of the language, you can save some space by using this flag. Note that exception handling uses the same information, but G++ generates it as needed. The “dynamic_cast” operator can still be used for casts that do not require run-time type information, i.e. casts to “void *” or to unambiguous base classes.
Mixing code compiled with -frtti with that compiled with -fno-rtti may not work. For example, programs may fail to link if a class compiled with -fno-rtti is used as a base for a class compiled with -frtti.

最后一段解释了问题所在，表明我编译LLVM时没有保留rtti的信息。查询文档发现

LLVM_ENABLE_RTTI:BOOL
Build LLVM with run-time type information. Defaults to OFF.

这下找到了问题的根源。在LLVMConfig.cmake定义了LLVM_ENABLE_RTTI来表明LLVM是否包含RTTI信息。因此在cmake中可以这样写

if(NOT LLVM_ENABLE_RTTI)
target_compile_options(${mypass} PRIVATE "-fno-rtti")
endif()
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3. 其它可能出问题的地方

通常编译LLVM时我们会设置LLVM_BUILD_LLVM_DYLIB=ON来得到一个包含所有符号的LLVM动态库，但还有一个重要的设置是LLVM_LINK_LLVM_DYLIB，这个变量控制生成的二进制工具是与各个components静态链接还是与这个大的LLVM动态库进行动态链接。

如果没有设置LLVM_LINK_LLVM_DYLIB，ldd opt会发现opt并不依赖于任何llvm相关的库（因为是静态链接的）。这时候在编译自己的pass的时候，就不要链接任何LLVM的库了（因为opt中已经静态链接过一次了），否则会得到类似于下面的报错

: CommandLine Error: Option 'help-list' registered more than once!
LLVM ERROR: inconsistency in registered CommandLine options
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