编译 想必都知道，那么LLVM是什么？
LLVM是一种编译器！LLVM编译流程是怎么样的？
本篇就LLVM进行初探
首先让我们来了解编译器是神马～
一、编译器是什么？
1、以python程序为例
新建一个python文件:helloDemo.py(内部一行代码打印hello)
print("hello\n")
进入python文件，执行python helloDemo.py
2、
c语言程序为例新建
helloDemo.c文件:
#include <stdio.h>
int main(int a,char * argv[]){
printf("hello \n");
return 0;
}
执行clang helloDemo.c编译，生成a.out文件，file a.out查看文件
发现最终生成文件是：.out文件：64位的Mach-O可执行文件，当前clang出来的是x86_64架构， 说明mac电脑可读。 所以可以./a.out直接执行：
以上可以看到，python和C输出流程是完全不同的，pthyon直接用python命令就可以输出结果，而C需要先生成.out文件。这是由于两种编译过程不一样
- python是
解释型语言，一边翻译一边执行，机器可直接执行。 - C语言是
编译型语言，不可以直接执行，需要编译器将其转换成机器识别语言。
注：
编译型语言：编译后输出的是指令（0、1组合），cpu可直接执行指令
解释性语言：生成的是数据，不是0、1组合，机器也能直接识别
-
编译器就是将高级语言转换成机器可识别的语言（
可执行文件）
补：
汇编语言是否需要编译？
直接解释
1、早期科学家，就是使用0、1编程。 为了摒弃手敲0和1的繁琐。开发者们创造了中间解释器，再创建出call、bl等这种容易记的指令来代表0、1组合（例如call对应00001111）。有了对应关系后，就好办了。程序员只用输入call、bl这样的标记指令，经过解释器，变成0和1的组合，就可以直接交给机器去执行了。 这就是汇编的由来。
2、基于汇编以上，再映射和封装相关对应关系。于是生成了跨时代性的c语言，再往上层封装，就出现了高级语言oc、swift、JAVA等语言。之所以汇编执行快，是因为它直接转换为机器语。
3、既然汇编速度这么快，为什么不都用汇编开发？
因为汇编的指令集，是针对同一操作系统而言，不支持跨平台。机器指令是cpu的在识别。早期的计算机厂家非常多，虽然都用0和1的组合，但相同组合背后却是相应不同的指令。所以汇编无法跨平台，不同操作系统下，汇编指令是不同的，所以需要可以跨平台的高级语言来开发～
二、LLVM概述
1、上面我们知道了编译器是什么。那么LLVM是什么呢？
llVM就是编译器的一种：
-
架构编译器（compiler）的框架系统，以c++编写而成，用于优化以任意程序语言编写的程序的编译时间（compile-time）、链接时间(link-time)、运行时间（run-time）以及空闲时间（idle-time），对开发者保持开放，并兼任已有脚本 - 2006年Chris Lattner加盟Apple Inc.并致力于LLVM在Apple开发体系中的应用。
Apple也是LLVM计划的主要资助者。
目前LLVM已经被苹果iOS开发工具、Xilinx Vivado、Facebook、Google等各大公司采用
2、传统编译器
- 编译器前端（Frontend）：
编译器的前端任务是解析源代码。 会进行词法分析、语法分析、语义分析。检查源代码是否存在错误，然后构建抽象语法树（Abstract Syntax Tree AST），LLVM前端还会生成中间代码(intermediate representation, IR)
- 优化器（Optimizer）
优化器负责各种优化。改善代码的运行时间，如消除冗余计算等
源代码中有很多函数调用，就会需要需要申请很多函数调用栈空间，调用函数栈时，需要压栈输入数据，调用完毕后，出栈。其中过程逻辑可能非常复杂，那么就会无形中就会占用很多内存，优化器就是用来优化一些逻辑，以节省时间和空间。
- 后端（Backkend）/ 代码生成器(CodeGenerator)
将代码映射到目标指令集，生成机器语言，并进行机器相关的代码优化 （目标指不同操作系统）
3、iOS的编译器架构
Objective-C、C、C++编译器的前端用的都是Clang,Swift使用的是swift，后端使用的是llvm
三、LLVM的设计
1、llvm：支持多种语言或多种硬件架构。使用通用代码表示形式：IR（用来在编译器中表示代码的形式）
⚠️GCC也是一个非常成功的编译器，但由于它作为整体应用程序设计的，用途受到了限制
因为llvm使用IR作为中间文件,所以
LLVM可以为任何编程语言独立编写前端，也可以为任何硬件架构独立编写后端.-
LLVM
不是一个简单的编译器，而是架构编译器，可以兼容所有前端和后端。
image.png
2、Clang
Clang是LLVM项目的一个子项目。基于LLVM架构的轻量级编辑器，诞生之初就是为了替代GCC，提供更快的编译速度。 他是负责编译C、C++、Objecte-C语言的编译器，它属于整个LLVM架构中的编译器前端
对于开发者而言，研究Clang可以给我们带来很出益处
下面就Clang分析一下OC编译流程
3、编译流程
-
新建一个.m文件
image.png -
进入文件
Test2
执行命令clang -ccc-print-phases main.m
image.png
此步骤为7步骤
0: 输入文件：找到源文件
1: 预处理：宏的展开，头文件的导入
2: 编译：词法、语法、语义分析，最终生成IR
3: 汇编： LLVM通过一个个的Pass去优化，每个Pass做一些事，最后生成汇编代码
4: 生成 目标文件
5: 链接： 链接需要的动态库和静态库，生成可执行文件
6:架构可执行文件：通过不同架构，生成对应的可执行文件
这里并没有出现optimizer优化器，因为它是独立触发，与流程阶段无关
-
预处理
在.文件里定义一个宏：C
image.png
使用命令：clang -E main.m >> main2.m,生成main2.m文件
查看main2.m：大部分是stdio库的代码，定位到main函数里，发现
C变成了50了
得知，
预处理：完成2个步骤，
- 导入头文件 2.替换宏
还有一个定义类型的叫做typedef，这里我们把 int替换成wl_INT64,试试是否会还原
预处理结束:
发现tydef并没有被还原
由此我们可以根据预处理结果，做一些安全管理方面的混淆措施
使用define，将重要方法名称或者类进行替换。比如用#define BUY XXXDemo
代码中使用宏BUY，被hank时，实际代码是XXXDemo，不易被发现。
且#define的真实内容，不应该写成乱码，会让人有此地无银三百两的感觉，最好弄成系统类似名称或其他不经意的名称。才会被忽视，安全级别会更高 。
- 编译
【1】词法分析
使用clang -fmodules -fsyntax-only -Xclang -dump-tokens main.m
这些将代码拆分成一个个Token。标注了位置是第几行的第几个字符开始的。
【2】语法分析
是验证语法是否正确：
- 在词法分析的基础上，将单词序列组合成各类语法短语，如“程序”，“语句”，“表达式”等，然后将所有节点组成抽象语法树(Abstract Syntax Tree，AST)。 语法分析程序判断源程序在结构上是否正确。
使用clang -fmodules -fsyntax-only -Xclang -ast-dump main.m
- 可以看到语法树。每一个操作都生成一个变量，作用域、数据类型、运算方式都在语法树体现出来。
- 语法树一次只能处理一次计算两次运算，就得多分一层。
- 语法分析，就是在生成语法树时完成检测的
如果头文件找不到，可以指定SDK
clang -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator12.2.sdk(自己SDK路径) -fmodules -fsyntax-only -Xclang -ast-dump main.m
-
生成中间代码IR(Intermediate representation)
完成以上步骤后，就开始生成中间代码IR，代码生成器（Code Generation）会将语法树自顶向下遍历逐步翻译成LLVM的IR。通过下面命令生成.ll文本文件，查看IR代码：
clang -S -fobjc-arc -emit-llvm main.m
image.png 代码在这一阶段进行runtime的桥接：property的合成，ARC处理等
IR的基本语法
@ 全局标识
% 局部标识
alloca 开辟空间
align 内存对齐
i32 32个bit，4个字节
store 写入内存
load 读取数据
call 调用数据
ret 返回
-
IR的优化
llvm的优化级别分别是 -O0 -O1 -O2 -O3 -Os(O)
使用命令clang -Os -S -fobjc-arc -emit-llvm main.m -o main.ll
bitCode
Xcode7之后，开启bitCode苹果会做进一步的优化，生成.bc的中间代码，我们通过优化后的IR代码生成.bc文件
clang -emit-llvm -c main.ll -o main.bc
补：日常开发中，我们引入第三方库，有时会提示不支持bitcode，可以通过一、将源码编译一下，二、工程设置不支持.bitcode即可
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生成汇编代码
我们通过最终生成的.bc或者.ll代生成汇编代码
clang -S -fobjc-arc main.bc -o main.s
clang -S -fobjc-arc main.ll -o main.s
image.png
汇编代码也可以进行优化clang -Os -S -fobjc-arc main.m -o main.s -
生成目标文件（汇编器）
目标文件的生成，是汇编器以汇编代码作为输入，将汇编代码转换为机器代码，最后输出目标文件（object file）
clang -fmodules -c main.s -o main.o
image.png
通过nm命令，查看下main.o中的符号:nm -nm main.o
image.png
_printf 是一个是undefined external的
undefined表示在当前文件暂时找不到符号_printf
external表示这个符号是外部可以访问的。
以上打印结果表示是因为printf、PoolPop、PoolPush函数是来自于其他库，所以找不到，需要链接其他目标文件
-
生成可执行文件（链接)
连接器把编译产生的.o文件和（.dylib.a）文件，生成一个mach-o文件
clang main.o -o main
查看链接后的符号
nm -nm main
四、重新编辑Clang插件
由于国内网络限制，我们需要借助镜像下载LLVM源码
https://mirror.tuna.tsinghua.edu.cn/help/llvm/
- 在llvm的tools目录下下载Clang
cd llvm/tools
git clone https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/llvm/clang.git
- 在LLVM的projects目录下下载compiler-rtlibcxx、libcxxabi
- 在clang的tools下安装extra工具
- llvm编译，最新的只支持cmake来编译，所以需要安装cmake
- 通过brew安装cmake
brew install cmake
通过Xcode编译llvm
- cmake编译成Xcode项目
一顿猛如虎的操作后，电脑没烧坏的情况下，就编译成功了，然后创建插件，请听下回分解～😄
