基于LLVM的编译的特权和管道

Question

我看到越来越多的人转向使用LLVM，特别是那些具有C或C ++背景的人，所以有一种模式可以让人们接近这个编译器，令我惊讶的是高度异构的技术集LLVM可以管理，我不知道这个虚拟机遵循的管道是什么，以及由此带来的好处。

我想强调的是，我专注于LLVM，而不是真正的铿锵。

百万分之一的例子是this one ( Youtube Video )，其中管道对我来说并不是很明显，或this other one，但显然有很多完全不同的解决方案，例如，使用LLVM与JIT解决方案结合使用。

简而言之，我看到不同的语法和语义，人们使用LLVM来生成GPU着色器或二进制对象，但我看不出共同点。

“基于LLVM的编译”是什么意思，将LLVM视为黑盒子，中间的输入，输出和业务逻辑是什么类型？

Answer 1

  

我看不出共同点。

共同点是将一种语言的代码转换为另一种语言的代码。这正是编译器所做的。因此，如果您想将“源语言”中的一段代码转换为“目标语言”中的代码，您需要做的是：

1. 编写一个“前端” - 一个从源语言转换为LLVM期望作为输入的组件。该语言是LLVM特定的语言，称为“LLVM Bitcode”或“LLVM IR”。
   • 或者，重用现有的前端 - 例如Clang。
2. 编写一个“后端” - 一个从LLVM发出的内容转换为目标语言的组件。
   • 或者使用现有的后端，例如LLVM的x86后端。

就是这样。现在，您可以享受LLVM对其输入和输出之间的代码执行的优化，以及将代码“降低”到更接近机器代码的常用框架等等。

顺便说一句，GCC的行为相同，只是LLVM被许多人认为在某些方面更优越，特别是许可和易于修改。

Answer 2

LLVM相对于其他源代码编译器的优势在于它被设计为一组可重用的库。这意味着在某种程度上，您可以选择要在工具中包含的内容。并非每种语言工具都需要优化，并非每种语言工具都需要代码生成。 LLVM是一个非常灵活的语言处理系统。

通常，当人们说“基于LLVM的编译”时，他们意味着使用一个或多个LLVM库来实现他们的工具。他们可以利用LLVM中的所有工作来理解其IR并为多个目标生成代码。

LLVM IR是大多数LLVM库使用的通用表示形式。它是您需要写入的接口。对于机器代码等低级内容，您需要处理其他一些LLVM表示（MachineInstr，MC等）。

至于编写前端来生成LLVM IR，最棘手的部分是确保从源语言到LLVM IR的转换保留了源语言的语义。 LLVM IR对每条指令都有明确定义但低级别的语义集。如果您的源语言具有更高级别的语义，则必须将它们降低为LLVM IR指令序列以实现它。例如，没有LLVM指令处理C风格的位域访问，因此C语言前端必须使用一系列LLVM指令来实现功能（通常是移位和按位操作）。

只要您正确地在LLVM IR中实现源语言的语义，LLVM库就可以正确执行正确的代码转换。如果某些所需的转换需要比LLVM IR提供的更高级别的语义信息，则您必须在转换为LLVM IR之前在某个阶段进行转换（因此您将获得高级信息）或者您可以传递属性信息在LLVM IR中传达高级语义并编写自定义LLVM传递来实现转换。做前者通常比后者更清洁。