IOS开发者,为什么都该懂点LLVM

当然,因为LLVM实在太强大,你会听到许多其他特性(它可以是个JIT;支持了一大批非类C语言;还是App Store上的一种新的发布方式等等)。这些都是真的,不过就这篇文章而言,还是上面的定义更重要。

下面是一些让LLVM与众不同的原因:

LLVM的“中间表示”(IR)是一项大创新。LLVM的程序表示方法真的“可读”(如果你会读汇编)。虽然看上去这没什么要紧,但要知道,其他编译器的中间表示大多是种内存中的复杂数据结构,以至于很难写出来,这让其他编译器既难懂又难以实现。

然而LLVM并非如此。其架构远比其他编译器要模块化得多。这种优点可能部分来自于它的最初实现者。

尽管LLVM给我们这些狂热的学术黑客提供了一种研究工具的选择,它还是一款有大公司做后台的工业级编译器。这意味着你不需要去在“强大的编译器”和“可玩的编译器”之间做妥协——不像你在Java世界中必须在HotSpot和Jikes之间权衡那样。

为什么人人需要懂点儿LLVM?

是,LLVM是一款酷炫的编译器,但是如果不做编译器研究,还有什么理由要管它?

答:只要你和程序打交道,了解编译器架构就会令你受益,而且从我个人经验来看,非常有用。利用它,可以分析程序要多久一次来完成某项工作;改造程序,使其更适用于你的系统,或者模拟一个新的处理器架构或操作系统——只需稍加改动,而不需要自己烧个芯片,或者写个内核。对于计算机科学研究者来说,编译器远比他们想象中重要。建议你先试试LLVM,而不用hack下面这些工具(除非你真有重要的理由):

架构模拟器;

动态二进制分析工具,比如Pin;

源代码变换(简单的比如sed,复杂一些的比如抽象语法树的分析和序列化);

修改内核来干预系统调用;

任何和虚拟机管理程序相似的东西。

就算一个编译器不能完美地适合你的任务,相比于从源码到源码的翻译工作,它可以节省你九成精力。

下面是一些巧妙利用了LLVM,而又不是在做编译器的研究项目:

UIUC的Virtual Ghost,展示了你可以用编译器来保护挂掉的系统内核中的进程。

UW的CoreDet利用LLVM实现了多线程程序的确定性。

在我们的近似计算工作中,我们使用LLVM流程来给程序注入错误信息,以模仿一些易出错的硬件。

重要的话说三遍:LLVM不是只用来实现编译优化的!LLVM不是只用来实现编译优化的!LLVM不是只用来实现编译优化的!

组成部分

LLVM架构的主要组成部分如下(事实上也是所有现代编译器架构):

前端,流程(Pass),后端

下面分别来解释:

前端获取你的源代码然后将它转变为某种中间表示。这种翻译简化了编译器其他部分的工作,这样它们就不需要面对比如C++源码的所有复杂性了。作为一个豪迈人,你很可能不想再做这部分工作;可以不加改动地使用Clang来完成。

“流程”将程序在中间表示之间互相变换。一般情况下,流程也用来优化代码:流程输出的(中间表示)程序和它输入的(中间表示)程序相比在功能上完全相同,只是在性能上得到改进。这部分通常是给你发挥的地方。你的研究工具可以通过观察和修改编译过程流中的IR来完成任务。

后端部分可以生成实际运行的机器码。你几乎肯定不想动这部分了。

虽然当今大多数编译器都使用了这种架构,但是LLVM有一点值得注意而与众不同:整个过程中,程序都使用了同一种中间表示。在其他编译器中,可能每一个流程产出的代码都有一种独特的格式。LLVM在这一点上对hackers大为有利。我们不需要担心我们的改动该插在哪个位置,只要放在前后端之间某个地方就足够了。

开始

让我们开干吧。

获取LLVM

首先需要安装LLVM。Linux的诸发行版中一般已经装好了LLVM和Clang的包,你直接用便是。但你还是需要确认一下机子里的版本,是不是有所有你要用到的头文件。在OS X系统中,和XCode一起安装的LLVM就不是那么完整。还好,用CMake从源码构建LLVM也没有多难。通常你只需要构建LLVM本身,因为你的系统提供的Clang已经够用(只要版本是匹配的,如果不是,你也可以自己构建Clang)。

具体在OS X上,Brandon Holt有一个不错的指导文章。用Homebrew也可以安装LLVM。

去读手册

你需要对文档有所了解。我找到了一些值得一看的链接:

自动生成的Doxygen文档页非常重要。要想搞定LLVM,你必须要以这些API的文档维生。这些页面可能不太好找,所以我推荐你直接用Google搜索。只要你在搜索的函数或者类名后面加上“LLVM”,你一般就可以用Google找到正确的文档页面了。(如果你够勤奋,你甚至可以“训练”你的Google,使得在不输入LLVM的情况下它也可以把LLVM的相关结果推到最前面)虽然听上去有点逗,不过你真的需要这样找LLVM的API文档——反正我没找到其他的好方法。

《语言参考手册》也非常有用,如果你曾被LLVM IR dump里面的语法搞糊涂的话。

《开发者手册》描述了一些LLVM特有的数据结构的工具,比如高效字符串,vector和map的替代品等等。它还描述了一些快速类型检查工具isa、cast和dyn_cast),这些你不管在哪都要跑。

◾如果你不知道你的流程可以做什么,读《编写LLVM流程》。不过因为你只是个研究人员而不是浸淫于编译器的大牛,本文的观点可能和这篇教程在一些细节上有所不同。(最紧急的是,别再用基于Makefile的构建系统了。直接开始用CMake构建你的程序吧,读读《“源代码外”指令》)尽管上面这些是解决流程问题的官方材料,

不过在在线浏览LLVM代码时,这个GitHub镜像有时会更方便。











原文链接:http://adriansampson.net/blog/llvm.html

作者:Adrian Sampson

译者:张洵恺

觉得很有用,就转载到这里,但有些地方不太明白,望高手进行深入解读!!!

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 213,099评论 6 492
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,828评论 3 387
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 158,540评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,848评论 1 285
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,971评论 6 385
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,132评论 1 291
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,193评论 3 412
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,934评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,376评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,687评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,846评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,537评论 4 335
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,175评论 3 317
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,887评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,134评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,674评论 2 362
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,741评论 2 351

推荐阅读更多精彩内容

  • 前言 2000年,伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(University of Illinois at Urbana-...
    星光社的戴铭阅读 15,879评论 8 180
  • 编译器做些什么? 本文主要探讨一下编译器主要做些什么,以及如何有效的利用编译器。 简单的说,编译器有两个职责:把 ...
    评评分分阅读 1,122评论 1 5
  • LLVM 简介 LLVM 全称是 Low Level Virtual Machine,它是源自 the Unive...
    juniway阅读 37,759评论 0 21
  • 老刘就是以前的刘老。“谁能料想老天爷会如此捉弄自己”,老刘现在时常这么想。 事情还得从五年前讲起。 那年八月份,阳...
    我心天涯阅读 435评论 0 0
  • 时间就像胡同口的风,一刀一刀刻在我的脸上。 今天是12月1日,我在办公桌前写下这些零零碎碎的文字。 美好的一天。 ...
    李铁蛋儿阅读 190评论 0 0