用 MinGW64 裁剪构建 libLLVM-23.dll：109MB 压到 10.9MB 的完整实录

TL;DR：LLVM 23.1.2 + MSYS2 MinGW64（GCC 16.2.0），只保留 X86/x64 后端与 IR 读入、优化管线、ELF/COFF/ASM 输出。最终产物 libLLVM-23.dll 10.9MB：静态链接 libgcc/libstdc++（运行时不依赖它们），导入表只剩 7 个系统 DLL + msvcrt，导出表只有 1093 个 C 符号（LLVM*/llvm_*），全链路冒烟测试 PASS。

目标

需要一个"最小可用的 LLVM 动态库"，能力边界是：

  • 输入：LLVM IR（文本/bitcode）
  • 处理：优化管线（default<O2> 这类 pipeline）
  • 输出：X86/x64 后端的 ELF / COFF 目标文件和 汇编文本
  • 不需要：前端（clang 不内置）、JIT、调试信息生成（CodeView/DWARF 因 AsmPrinter 硬依赖去不掉，但 PDB 等已裁）、反汇编、JIT、LTO、链接器

硬约束：

  • 只要一个 DLL，exe 工具不要（LLVM_BUILD_TOOLS=OFF）
  • DLL 自身静态链接运行时：不允许依赖 libstdc++-6.dll / libgcc_s_seh-1.dll / winpthread-1.dll 及任何第三方
  • 导出面收敛：完整 C++ API 有 7 万多个导出符号，会撞 PE 的 65535 上限，只导出 C API（1093 个）就够了

环境

  • 源码：LLVM 23.1.2，TUNA 镜像 llvm-project-23.1.2.src.tar.xz（170.9 MiB，GitHub 直连不通）
  • 工具链：MSYS2 mingw64 仓库 —— gcc 16.2.0、GNU ld 2.47、cmake、ninja、upx 5.2.1
  • 构建目录：独立 build 目录，脚本幂等可复跑

CMake 配置骨架

cmake -S llvm -B build-mingw64 -G Ninja \
  -DCMAKE_BUILD_TYPE=MinSizeRel \
  -DCMAKE_C_FLAGS="-static-libgcc" \
  -DCMAKE_CXX_FLAGS="-static-libgcc -static-libstdc++" \
  -DCMAKE_EXE_LINKER_FLAGS="-static" \
  -DCMAKE_SHARED_LINKER_FLAGS="-static" \
  -DCMAKE_MODULE_LINKER_FLAGS="-static" \
  -DLLVM_TARGETS_TO_BUILD="X86" \
  -DLLVM_DEFAULT_TARGET_TRIPLE="x86_64-w64-windows-gnu" \
  -DLLVM_TARGET_ARCH=X86 \
  -DLLVM_BUILD_LLVM_DYLIB=ON \
  -DLLVM_LINK_LLVM_DYLIB=OFF \
  -DLLVM_BUILD_LLVM_C_DYLIB=OFF \
  -DLLVM_BUILD_TOOLS=OFF \
  -DLLVM_ENABLE_ZLIB=OFF -DLLVM_ENABLE_ZSTD=OFF \
  -DLLVM_ENABLE_TERMINFO=OFF -DLLVM_ENABLE_LIBXML2=OFF \
  -DLLVM_ENABLE_LIBEDIT=OFF -DLLVM_ENABLE_CURL=OFF \
  -DLLVM_ENABLE_HTTPLIB=OFF -DLLVM_ENABLE_FFI=OFF \
  -DLLVM_ENABLE_LIBPFM=OFF -DLLVM_ENABLE_PLUGINS=OFF \
  -DLLVM_ENABLE_PIC=OFF -DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS=OFF -DLLVM_ENABLE_LTO=OFF

外部库全关是关键：zlib/zstd/libxml2/libffi/libcurl 一旦漏关，DLL 导入表里就会出现它们，白名单校验直接挂。

坑 1：PE 导出上限 65535 —— 只导出 C 符号

完整 LLVM C++ API 有 73,526 个导出符号。PE 的 Export Ordinal Table 是 16 位索引数组，上限 65535：

  • GNU ld：ld.exe: error: export ordinal too large: 73526
  • lld 23 有硬检查：too many exported symbols (got 73525, max 65535)

尝试过的路线：给 lld 打补丁放宽检查（重链时 tblgen 缺失，废弃）、LLVM_BUILD_LLVM_DYLIB_VIS 隐藏可见性（AddLLVM.cmake 的条件要求编译器是 Clang，MinGW+GCC 下无效，且 LLVM C++ 公开 API 没有任何可见性标注）。

最终方案：给 llvm-shlib 的 MinGW 分支换成 version script，只导出 C 符号：

# tools/llvm-shlib/CMakeLists.txt 中 MINGW 分支
target_link_options(LLVM PRIVATE LINKER:--version-script=${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/c-exports.map)
/* c-exports.map */
{
  global: LLVM*; llvm_*;
  local: *;
};

结果：导出符号从 7 万级收敛到 1093 个，全部是 LLVM* / llvm_* C 接口，无 C++ mangled 名。

坑 2：-Os 不生效 —— 用 MinSizeRel 绕开

LLVM 顶层 CMakeLists.txt 对 MinGW + GCC 强制做：

if( MINGW AND NOT "${CMAKE_CXX_COMPILER_ID}" MATCHES "Clang" )
  llvm_replace_compiler_option(CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE "-O3" "-O2")
endif()

llvm_replace_compiler_option 的逻辑：有 -O3 就替换成 -O2，没有就追加 -O2。所以无论你在 CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE 里怎么传 -Os，最终命令行都是 -Os ... -O2，GCC 取最后一个优化选项，-Os 被吃掉。

这个分支只动 CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE，不碰 MINSIZEREL。所以直接 -DCMAKE_BUILD_TYPE=MinSizeRel，GCC 默认的 -Os -DNDEBUG 原样生效，无需改源码。

体积路线：109.8MB → 10.9MB

第一刀：组件级裁剪（60 → 39）

llvm-shlib 用 llvm_map_components_to_libnames 展开 LLVM_DYLIB_COMPONENTS，链接命令是：

set(LIB_NAMES -Wl,--whole-archive ${LIB_NAMES} -Wl,--no-whole-archive)

这里有一个很有用的性质：whole-archive 下链接能过 = 所有被引用的符号都齐。砍掉一个组件如果别的库真的引用它，链接器立刻报 undefined reference。所以"砍组件 → 重链 → 报 U 就回填"是安全且可验证的流程。

砍掉的是（每批都过了链接 + 冒烟）：

  • 反汇编：MCDisassembler（我们只"汇编/输出目标文件"，不反汇编）
  • 前端组件：FrontendHLSL / FrontendOpenMP / FrontendOffloading / FrontendAtomic / FrontendDirective（给 clang 用的：HLSL 着色器、OpenMP offload、GPU offload、C++ 原子等）
  • 调试格式：DebugInfoPDB / DebugInfoMSF / DebugInfoGSYM / DebugInfoBTF（保留 DWARF + CodeView —— AsmPrinter 硬依赖）
  • YAML 序列化：ObjectYAML（6.5MB 的静态库，obj2yaml/yaml2obj 工具专用）
  • 其他非路径库：Symbolize / TextAPI / SandboxIR / CGData / CFGuard / HipStdPar / Linker / MCParser / IRPrinter / ObjCARCOpts

保留的 39 个都是硬需求，按静态库体积排序的大头：CodeGen(30MB) > Analysis(18MB) > ipo(15.6MB) > X86CodeGen(14.7MB) > Core(13.5MB) > Passes(13.2MB) > Vectorize(13MB) > ScalarOpts(12.7MB)… 其中 GlobalISel 去不掉（X86CodeGen 里的 X86LegalizerInfo 等对象引用它）、DWARF/CodeView 去不掉（AsmPrinter 编译引 DwarfDebug/CodeViewDebug）。

第二刀：gc-sections 的两连败

先说结论：这条路在 MinGW + whole-archive 的组合下走不通，记录如下以免后人重复踩。

尝试 A：--gc-sections + whole-archive。flags 加 -Wl,--gc-sections（编译本来就带 -ffunction-sections），重链后 DLL 大小纹丝不动 —— whole-archive 把所有对象的节都标记成了 GC 根，裁剪被整体抵消。

尝试 B：--start-group/--end-group 换掉 whole-archive（按需拉对象，理论上 gc 就能生效）。实测链接"成功"，但 DLL 只有 20KB 空壳。原因：start-group 按需拉对象的依据是 undefined 引用，而 C API 的 1093 个导出符号全部是"已定义在静态库里、等着被导出"的符号，libllvm.cpp 里没有任何东西引用它们，version script 的 LLVM* 通配符不产生拉取动作。于是 ld 一个库对象都没拉。

回滚到 whole-archive，体积瘦身最终靠的是组件级裁剪（第一刀）。

第三刀：strip + UPX

符号表占了约 59MB（未 strip 的 DLL 文件大小 102.8MB，strip 后 40.4MB）。交付物 strip 掉符号表，再用 UPX 压缩：

strip libLLVM-23.dll
upx --best --lzma libLLVM-23.dll

最终结果

阶段60 组件 -O260 组件 -Os39 组件 -Os
原始109.8 MB102.8 MB97.3 MB
strip60.0 MB40.4 MB38.3 MB
UPX –best –lzma23.6 MB11.4 MB10.9 MB

硬验收（objdump 实测）：

  • 导入表：仅 ADVAPI32.dll KERNEL32.dll msvcrt.dll ntdll.dll ole32.dll SHELL32.dll WS2_32.dll —— 无 libstdc++/libgcc/winpthread/zlib/libzstd/libxml2/libffi
  • 导出表：1093 个，全 LLVM*/llvm_*，无 C++ mangled
  • 内部完整性：objdump -t 无 *UND* 悬空引用（注意：nm 读 PE DLL 会误报几千个 U，以 objdump 为准）
  • 功能冒烟：C API 全链路 LLVMParseIRInContext2 → LLVMRunPasses "default<O2>" → LLVMTargetMachineEmitToMemoryBuffer，三路输出全部 PASS：
    • x86_64-pc-windows-msvc → COFF .obj
    • x86_64-pc-linux-gnu → ELF .o
    • 同上 triple → 汇编文本 .s

给 C 客户端的三条提醒

写 C 程序链接这个 DLL 时，LLVM 23 的 C API 有几个坑（都是实测段错误换来的）：

  1. 用 LLVMParseIRInContext2，不要用废弃的 LLVMParseIRInContext（废弃版内部对 MemBuf 做 take-ownership，极易悬垂）
  2. LLVMRunPasses 的 PassBuilderOptions 参数必须非 NULL：23 版实现直接解引用它（PassOpts->DebugLogging），传 NULL 必段错误。用 LLVMCreatePassBuilderOptions() 创建、LLVMDisposePassBuilderOptions() 释放
  3. LLVMGetTargetFromTriple、LLVMTargetMachineEmitToMemoryBuffer（注意带 ModuleRef 参数）、LLVMGetVersion 都是 23 版签名，按头文件声明写

附：39 组件清单

Core;Support;Demangle;TargetParser;BinaryFormat;BitstreamReader;BitReader;BitWriter;
AsmParser;IRReader;Option;Passes;Analysis;ScalarOpts;InstCombine;AggressiveInstCombine;
ipo;Vectorize;TransformUtils;Instrumentation;Coroutines;ProfileData;Remarks;Target;
CodeGen;CodeGenTypes;SelectionDAG;GlobalISel;AsmPrinter;MC;Object;X86CodeGen;
X86AsmParser;X86Desc;X86Info;DebugInfoDWARF;DebugInfoDWARFLowLevel;DebugInfoCodeView;TableGen

注：TableGen 组件会被 llvm-shlib 的 CMakeLists 用 list(REMOVE_ITEM ...) 排除（它只服务内部 tblgen 工具），所以 DLL 里其实没有它。