24、LLVM编译流程

一、LLVM

1.1 LLVM概述

LLVM是构架编译器(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,并兼容已有脚本.LLVM计划启动于2000年,最初由美国UIUC大学的Chris Lattner博士主持开展.2006年Chris Lattner加盟App 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、Goole等各大公司采用

1.1.1 传统编译器设计

1.1.1.1 编译器前端(Frontend)

编译器前端的任务是解析源代码.它会进行: 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的前端还会生成中间代码(Intermediate Representation,IR)

1.1.1.2 优化器(Optimizer)

优化器负责进行各种优化.改善代码的运行时间,例如消除冗余计算等

1.1.1.3 后端(Backend)/代码生成器(CodeGenerator)

将代码映射到目标指令集.生成机器语言,并且进行机器相关的代码优化

1.1.2 iOS的编译器架构

Objective C / C / C++使用的编译器前端是Clang, Swift是Swift, 后端都是LLVM

1.2 LLVM的设计

当编译器决定支持多种源语言或多种硬件架构时,LLVM最重要的地方就来了,其他的编译器如GCC, 它方法非常成功,但由于它是作为整体应用程序设计的,因此它们的用途受到了很大的限制.

LLVM设计的最重要方面是,使用通用的代码表示形式(IR), 它是用来在编译器中表示代码的形式.所以LLVM可以为任何编程语言独立编写前端,并且可以为任意硬件架构独立编写后端.

1.2.1 Clang

Clang是LLVM项目中的一个子项目. 它是基于LLVM架构的轻量级编译器,诞生之初是为了替代GCC,提供更快的编译速度. 它是负责编译C、C++、Objective-C语言的编译器,它属于整个LLVM架构中的,编译器前端.对于开发者来说,研究Clang可以给我们带来很多好处.

1.2.1.1 编译流程

通过命令可以打印源码的编译阶段

    • 0: 输入文件: 找到源文件
    • 1: 预处理阶段: 这个过程处理包括宏的替换,头文件的导入.
    • 2: 编译阶段: 进行词法分析、语法分析、检测语法是否正确,最终生成IR
    • 3: 后端: 这里LLVM会通过一个一个的Pass去优化,每个Pass做一些事情,最终生成汇编文件.
    • 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: 通过不同的架构,生成对应的可执行文件.

1.2.1.2 简单案例看流程

创建一个main.m文件,编写一些代码

#include <stdio.h>
#define MainDefine 12345
int sum(int a, int b) {
    return a + b;
}
int main(int argc, char * argv[]) {
    int a = sum(MainDefine, 54321);
    printf("output: %d\n",a);
    return 0;
}

那么在执行这段代码时,它的编译流程具体是如何体现呢?

1.2.1.2.1 预处理阶段

执行如下命令,查看这段代码的过程

clang -E main.m > ./mainE.m && open mainE.m
    • > ./mainE.m 表示在当前目录下输出结果形成为 mainE.m 文件
    • && 表示后续拼接命令
    • open mainE.m 表示打开mainE.m文件
  • 执行命令后,打开文件,在最底部可以看到预处理阶段: 头文件的导入和宏的替换

1.2.1.2.2 编译阶段

  • 词法分析

预处理完成后就会进行词法分析.这里会把代码切成一个个Token,比如大小括号,等号还有字符串等.

clang -fmodules -fsyntax-only -Xclang -dump-tokens main.m

  • 语法分析
    • 词法分析完成之后就是语法分析,它的任务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”,“表示式”等等, 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.
clang -fmodules -fsyntax-only -Xclang -ast-dump main.m
    • 分析结果如下显示:

    • 如果导入头文件找不到(比如: fatal error: 'UIKit/UIKit.h' file not found),那么可以指定SDK路径
clang -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator16.2.sdk   -fmodules -fsyntax-only -Xclang -ast-dump main.m

1.2.1.2.3 生成中间代码IR(Intermediate Representation)

完成以上步骤后就可以开始生成中间代码IR了,代码生成器(Code Generation)会将语法树自顶向下遍历逐步翻译成LLVM IR.通过下面命令可以生成 .ll 的文本文件,查看IR代码

clang -S -fobjc-arc -emit-llvm main.m
    • Objective C代码在这一步会进行Runtime的桥接: property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   调用函数
ret    返回
    • 生成的IR中间代码部分如下
....
; Function Attrs: noinline optnone ssp uwtable
define i32 @main(i32 %0, i8** %1) #1 {
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca i8**, align 8
  %6 = alloca i32, align 4
  store i32 0, i32* %3, align 4
  store i32 %0, i32* %4, align 4
  store i8** %1, i8*** %5, align 8
  %7 = call i32 @sum(i32 12345, i32 54321)
  store i32 %7, i32* %6, align 4
  %8 = load i32, i32* %6, align 4
  %9 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([12 x i8], [12 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %8)
  ret i32 0
}
......
    • IR的优化
    • LLVM的优化级别分别是 -O0 -O1 -O2 -O3 -Os
clang -Os -S -fobjc-arc -emit-llvm main.m -o main.ll && open main.ll
  • BitCode
    • Xcode7 以后开启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代码
clang -emit-llvm -c main.ll -o main.bc

1.2.1.2.4 生成汇编代码

我们通过最终的 .bc或者 .ll 代码生成汇编代码

clang -S -fobjc-arc main.bc -o main.s
clang -S -fobjc-arc main.ll -o main.s

生成汇编代码也可以进行优化

clang -Os -S -fobjc-arc main.m -o main.s

1.2.1.2.5 生成目标文件(汇编器)

目标文件的生成,是汇编起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
  • 通过nm命令,查看下 main.o中的符号
xcrun nm -nm main.o
                 (undefined) external _printf
0000000000000000 (__TEXT,__text) external _sum
0000000000000009 (__TEXT,__text) external _main
    • _printf 是一个 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

1.2.1.2.6 生成可执行文件(链接)

链接器把编译产生的 .o文件和(.dylib, .a)文件,生成一个 Mac-O文件

clang main.o -o main

查看链接之后的符号

 xcrun nm -nm main
                 (undefined) external _printf (from libSystem)
                 (undefined) external dyld_stub_binder (from libSystem)
0000000100000000 (__TEXT,__text) [referenced dynamically] external __mh_execute_header
0000000100003f66 (__TEXT,__text) external _sum
0000000100003f6f (__TEXT,__text) external _main
0000000100008008 (__DATA,__data) non-external __dyld_private

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mfbz.cn/a/14415.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

家用洗地机要怎么选?平价洗地机推荐

国内大多数家庭比较注重地面清洁&#xff0c;不仅是要扫的干净&#xff0c;更要拖的干净&#xff0c;尤其追求地板锃亮的视觉效果&#xff0c;因此家用洗地机因其清洁效率高、能吸除干湿垃圾以及自清洁拖布等优点&#xff0c;成为很多家庭用于替代扫帚拖把等传统清洁工具的清洁…

被优化了怎么办?他苦学仨月拿到11koffer

网上有个段子叫做“生活就是起起落落落落落落”。人生在世&#xff0c;本就不易&#xff0c;再加上最近大环境影响&#xff0c;各行各业都在内卷&#xff0c;身为芸芸众生的一员&#xff0c;我们也难免受到影响&#xff0c;面临福利裁剪、降薪、甚至被优化的风险。 大环境我们…

云擎未来 万象共生:2023移动云万象生态峰会来袭

云融万象&#xff0c;赋能千行百业&#xff0c;云是万物智能的源泉&#xff0c;生态是移动云与万千伙伴共同发展的沃土。 2023移动云万象生态峰会将于4月25日下午在苏州金鸡湖国际会议中心隆重举行&#xff0c;大会荟聚众多重量级嘉宾&#xff0c;共话生态新发展&#xff0c;同…

Nacos简介 安装 配置

简介 什么是注册中心 注册中心在微服务项目中扮演着非常重要的角色&#xff0c;是微服务架构中的纽带&#xff0c;类似于通讯录&#xff0c;它记录了服务和服务地址的映射关系。在分布式架构中&#xff0c;服务会注册到这里&#xff0c;当服务需要调用其它服务时&#xff0c;…

给你们讲个笑话——低代码会取代程序员

今天是正经男&#xff0c;我们严肃讨论一下一直以来争吵不休的取代问题。 低代码开发平台&#xff0c;低代码技术会取代开发人员么&#xff1f; 一、背景 低代码开发平台的普及&#xff0c;让很多公司对快速生成应用抱有很大期望。甚至有人认为&#xff0c;低代码开发平台未来…

关于Java注解的一些理解 小结

目录 1. 常用注解和理解 2. 自定义注解 2.1 案例背景 2.2 设计思路 3 总结 1. 常用注解和理解 注解在我的理解下&#xff0c;就是代码中的特殊标记&#xff0c;这些标记可以在编译、类加载、运行时被读取&#xff0c;并执行相对应的处理。 可能有些抽象&#xff0c;简单…

JavaWeb学习笔记

文章目录 一. HTML二. CSS三. JavaScript1. 引入2.语法/输出语句3. 变量/数据类型4. 运算符5. 流程控制语句6. 函数7. 对象8. 事件监听 四. Servlet1.执行流程2. 生命周期3. 常用方法4. 体系结构5. 配置Servlet 五. JSP1. 简介2. JSP原理3.脚本4.JSP缺点5. EL表达式6. JSTL标签…

Android kotlin 用RecyclerView(androidx+BRVAH3.0.6)实现从底部弹出列表对话框(单选/多选)功能

文章目录 一、实现效果二、引入依赖三、实现源码1、实体类2、适配器单选/多选3、框架弹窗AnyLayer单选/多选3、实现视图一、实现效果 二、引入依赖 在app的build.gradle在添加以下代码 1、框架弹窗AnyLayer(github官网):implementation "com.github.goweii:AnyLayer:4.1…

Go语言基础----Go语言简介

【原文链接】Go语言基础----Go语言简介 一、Go语言简介 Go语言&#xff0c;又称Golang&#xff0c;是Google公司的Robert Griesemer&#xff0c;Rob Pike 及 Ken Thompson开发的一种静态强类型、编译型的语言。Go语言语法和C语言接近&#xff0c;但是功能上内存安全&#xff…

一文弄懂Jupyter的配置与使用(呕心沥血版)

Jupyter 是一个基于 Web 的交互式计算平台&#xff0c;使用户能够创建和共享文档&#xff0c;这些文档包含实时代码、方程式、可视化图表和解释文字。Jupyter 在数据分析领域被广泛应用&#xff0c;它提供了一个直观、交互式的操作界面&#xff0c;使得用户能够更容易地探索数据…

【WinForm】Android手机群控工具-桌面程序开发实现

如何将手下多个Android手机统一管理起来呢&#xff0c;这里是用通过终端输入adb命令来实现控制多个手机的&#xff0c;具体怎么做&#xff0c;接下来给讲一讲。 使用adb工具包 首先&#xff0c;需要准备一套工具&#xff0c;以下是adb工具套件&#xff0c;是在Android SDK开发…

5天学会Linux C高级

day1 用C语言的理论知识点去推断结果 需求&#xff1a;让面试官知道你懂这个内容 一、C语言补充内容 【1】结构体补充内容&#xff1a; 1&#xff09;结构体.等法 结构体.等法代码 #include <stdio.h> struct student { int num; float score; char name[32…

Rust之泛型、特性和生命期(一):基本概念

开发环境 Windows 10Rust 1.69.0 VS Code 1.77.3 项目工程 这里继续沿用上次工程rust-demo 泛型、特性和生命期 每种编程语言都有有效处理概念重复的工具。在Rust中&#xff0c;一个这样的工具就是泛型&#xff1a;具体类型或其他属性的抽象替身。我们可以表达泛型的行为或…

【世界读书日】2023年通信好书推荐

今天是世界读书日&#xff08;4月23日&#xff09;。按照老规矩&#xff0c;小编给大家推荐一些通信类的优秀书籍。 过去一年&#xff0c;通信行业的关注热点&#xff0c;主要是&#xff1a;5G-Advanced&#xff08;5.5G&#xff09;、算力网络、东数西算、6G、卫星互联网、智…

如何正确高效地学习android开发?

每一个能成为行业大佬的人&#xff0c;一定有自己独特的方法… 之所以能成为大佬&#xff0c;是因为他们会有自己独特的见解&#xff0c;在一次次的尝试中不断否定&#xff0c;然后一次次的确定&#xff0c;一个程序员想要精益求精&#xff0c;必须要有高效的学习方法和良好的…

历史上的今天大事件查询工具推荐 - 历史上的今天 API

引言 历史上的今天&#xff0c;总会有一些特别的事件发生&#xff0c;这些事件对人类的发展产生了深远的影响。想要了解这些事件&#xff0c;往往需要花费大量的时间和精力去查阅历史资料。但现在&#xff0c;有了历史上的今天 API&#xff0c;一切变得方便了许多。 如果你对…

3年外包终上岸,我只能说这类公司能不去就不去····

我大学学的是计算机专业&#xff0c;毕业的时候&#xff0c;对于找工作比较迷茫&#xff0c;也不知道当时怎么想的&#xff0c;一头就扎进了一家外包公司&#xff0c;一干就是3年。现在终于跳槽到了互联网公司了&#xff0c;我想说的是&#xff0c;但凡有点机会&#xff0c;千万…

SAP KANBAN 从入门到放弃系列之调拨模式

之前已经有三篇文章写了后台配置相关的介绍&#xff0c;这里不赘述。详见&#xff1a; PP-KANBAN-看板概述 SAP KANBAN 从入门到放弃系列之生产补货模式 SAP KANBAN 从入门到放弃系列之采购补货模式 第一步&#xff1a;补货策略-转库。不同的补充策略的控制类型有不同的作用…

6.3 收敛性与稳定性

6.3.1 收敛性 数值计算方法的收敛性是指&#xff0c;当取步长趋近于零时&#xff0c;数值解趋近于精确解的速度。一般来说&#xff0c;数值计算方法的收敛性是判断其优劣的重要指标之一。 数值计算方法的收敛性可以通过数学分析来研究&#xff0c;一般需要对数值解和精确解之…

淘宝天猫数据分析:2023年健康养生三大品类数据分析

随着人们健康意识的不断增强&#xff0c;越来越多的年轻人都开始加入养生大军的队伍中&#xff0c;我国的健康养生产业也迎来了发展机遇。 在天猫平台上&#xff0c;养生茶、养生壶和滋补养生原料是养生市场的几大重点类目&#xff0c;接下来&#xff0c;结合鲸参谋电商数据分析…
最新文章